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Steuerdruckabhngige Steuereinrichtung
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für ein stufenlos einstellbares, vorzugsweise hydrostatisches Getriebe
Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs
1. winde solche Steuereinrichtung ist durch die DE-AS 1 555 480 bekannt.
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Bei den bekannten Steuereinrichtungen dieser Art steig entsprechend
der Druckgefällecharakteristik an einer Drosselstelle der Druck vor der Drosselstelle
mit dem Quadrat des durchfließenden Stromes . Wird die Konstantpumpe von einer das
Getriebe antbenden Brennkraftmaschine aus direkt angetrieben, so steigt also der
vor der Drosselstelle angesfaute Steuerdruck mii: dem Quadrat der Brennkraftmaschinendrehzahl.
Für den Steuerdruck muß ein Mindestwert vorgesehen sein, damit unabhängig von Schwankungen
in der Viskosität und der Größe von Leckverlusten immer bei einer bestimmten Drehzahl
ein bestimmter'für die vunktionsfghigkeit der Steuereinrichtung ausreichender Steuerdruck
vorhanden ist. Andererseits wird für die Funktion derartiger Steuereinrichtungen
immer ein bestimmter Druckbereich vorgesehen derart, daß bei dem genannten kleinsten
Druck die Steuereinrichtung ihre Funktion beginnt und bei einem vorbestimmten größten
Druck die Getriebe-
einstellung die Endlage erreicht hat. ist das
Vrhältnis zwischen kleinster im Betrieb vorgesehener Antriebsdrehzahl und größter
im Betrieb vorgesehenerAntriebsdrehzahl 1 zu 3, so würde also der nur vor der Drosselstelle
angestaute Steuerdruck im Verhältnis 1 zu 9 steigen. Ein so großer Druckbereich
ist meistens jedoch nicht vorgesehen und würde die Folge haben, daß die Konstantpumpe
bei hohen Drehzahlen eine unangemessen große Leistung aufnimmt.
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Um diese Nachteile zu vermeiden und das Verhältnis von größtem zu
kleinstem Steuerdruck der Einrichtung an das Verhältnis von größtem zu kleinstem
Steuerdruck der Steuereinrichtung anzupassen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine Steuereinrichtung der genannten Art zu schaffen, bei der das Verhältnis zwischen
größtem und kleinstem auftretenden Steuerdruck kleiner ist als das Quadrat des Verhältnisses
zwischen größter und kleinster im Betrieb vorgeseheng Anriebsdrehzahl .
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Diese Aufgabe wird durch das Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebene
Merkmal gelöst. Dadurch, daß das Druckbegrenzungsventil in Reihe mit der Drosselstelle
geschaltetiss, ergibt sich eine Addition des von dem Druckbegrenzungsventil erzeugten,
zumindest annahernd unabhängig vom Strom konstanten Druckgefälles zu dem von der
Drosselstelle erzeugten,quadratisch mit dem Strom und damit mit der Drehzahl steigenden
Druckgefälle. Dadurch wird der Gesamtdruck hinter der Konstantpumpe angehoben und
wird das verhältnis zwischen Steuerdruck bei einem bestimmten kleinen Strom und
damit bei einer bestimmten kleinsten Drehzahl und Steuerdruck bei einem bestimmten
großen Strom kleiner.
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vin.ge vorteilhafte Weiterausgestaltungen sind in den bTn teransprüchen
angegeben.
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Die in den Xennzeichen der Ansprüche 2 und 3 angegebenen Merkmale
sind bereits durch die eingangs genannte DE-AS 1 5 480 bekannt. Ihre Anwendung im
hier vorltgenden Zusammenhang ist Jedoch besonders vorteilhaft.
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Besonders vorteilhaft ist ferner das Zwischenschalten des zweiten
extern entlasteten Druckbegrenzungsventils und das Anschließen einer zweiten Drosselstelle,
weil dadurch mit Sicherheit bei einem bestimmten Strom und damit bei einer bestimmten
Antriebsdrehzahl ein Abschalten des Steuerdrucks bzw. Absinken des Steuerdrucks
auf den Wert Null und damit Einstellen des Getriebes auf Stillstand der Abtriebswelle
erzielt werden kann. Daß das zweite Druckbegrenzungsventil extern entlastet ist,
d.h. der federseitige Raum mit einer Abflußleitung verbunden ist, hat den Vorteil,
daß die Schaltfunktion dieses Druckbegrenzungsventils unabhängig ist von dem Druck
unmittelbar hinter diesem
Die.Errindung Die. Erfindung wird im weiteren
anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausf!1hrungsbeispieles und eines Diggrammes
erläutert.
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Die Figur 1 zeigt ein Schaltschema zu der Steuereinrichtung gemäß
der Erfindung.
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Figur 2 zeigt ein zugehöriges Diagramm.
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Die Konstantpurr.pe 1 wird von der Getriebeein.¢angswelle des in
der Zeichnung nicht mehr gezeigten hydrostatischen Getriebes angetrieben und fördert
in die Leitung 2, die über.
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die Abzweigstelle 16 und die Leitung 4 zu dem Druckbegrenzungsventil
3 führt. Von diesem Druckbegrenzungsventil 3 fUhrt eine Leitung 5 zu der ersten
Drosselstelle 6, deren Einstellglied 7 durch ein in der Zeichnung nicht mehr dargestelltes
Gestänge mit dem Einstellorgan der in der Zeichnung ebenfalls nicht mehr dargestellten
Brennkraftmaschine verbunden ist, die das Getriebe antreibt. Von der Drosselstelle
6 geht eine Leitung 8 aus, die zu einem drucklosen Behalter oder zu einem Verbraucher
führen kann, sofern dessen Eignschaften die Steuerfunktion nicht stören können.
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Von der Leitung 2 aus zweigt an der hbzweigstelle 16 eine Zweigleitung
9 ab, in der ein Druckbegrenzungsventil lo angeordnet ist, das Uber eine Entlastunasleitung
ii extern entlastet ist. Der das Druckbegrenzungsventil lo durchfliessende Strom
gelangt in eine Leitung 18 von der an der Abzweigstelle 17 die Steuerdruckleitung
12 abzweigt und eine zweite Zweigleitung 13 abzweigt,in der die zweite Drosselstelle
14 angeordnet ist. Der die zweite Drosselstelle 14 durchfließende Strom gelangt
in eine Leitung 15, die mit der Leitung 8 verbunden ist und an die auch die Entlastungs
leitung 11 angeschlossen ist.
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Das Druckbegrenzungsventi} 3 ist im Betrieb durch den von der Pumpe
1 geförderten Strom ständig geöffnet und erzeugt zwischen den Leitung 2 und 5 ein
bestimmtes durch die Charakteristik des Druckbegrenzungsventils 3 gegebenes Druckgernlle,
dessen Abht:gigkeit von dem das Druckbegrenzungsventil durchRlieSenden Strom vernachlässigbar
ist.
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Auch dann, wenn vor der Drosselstelle 6 kein Druck angestaut wird,
steht also in der Leitung 2 schon der durch das Druckbegrenzungsventil 3 bestimmte
Druck an. Dieser praktisch konstante Druck wird durch die Linie « in Fi-Figur 2
gekennzeichnet.
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In dem Diagramm Figur 2 sind verschiedene Drücke Uber dem Förderstrom
der Konstantpumpe 1 aufgetragen.
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Wäre das D-uckbegrenzungsventil 3 nicht vorhanden und die Leitung
9 unmittelbar die Steuerdruckleitung, so stUnde in der Leitung 2 und damit in der
Leitung 9 jeweils der vor der Drosselstelle 6 angestaute Druck an, der somit einen
quadratischen Verlauf hätte, entsprechend dem Verlauf der Kurve b über der Linie
a. Es ist deutlich, daß das Verhältnis der Köhe der Linie b über der Linie a bei
kleinen und bei großen Förderströmen grober ist, als das Verhältnis bei der Linie
b Uber der Abzisse bei den gleichen Förderströmen.
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Da aber das Druckbegrenzungsventil 3 in der Schaltung vorhanden ist
und ein.konstantes Druckgefälle zwischen der Leitung 2 und der Leitung 5 erzeugt,
wird der in der Leitung 2 anstehende Druck gleich der Summe aus dem Druckgefälle
in dem Druckbegrenzungsventil 3 und dem vor der Drosselstelle 6 anstehenden Druck,
welcher durch das Druckgefälle zwischen den Leitungen 5 und 8 bestimmt ist.
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Das heißt, wäre das Druckbegrenzungsventil io nicht vorhanden, aber
das Druckbegrenzungsventil 3 und die Drossel-
stelle 6 vorhanden,
so würde der Druckverlaur in der Leitung 9 aufgetraoen Uber dem Förderstrom entsprechend
der Kurve b über der Abzisse verlaufen. Das Kurventeil c verlä.ufUu genau parallel
zur Abzisse. Die Kurve g ist eine Fortsetzung der Kurve b, jedoch gegenüber der
Kurve b um soviel parallelverschoben,wie sich durch den Verlauf der Linie c parallel
zur Abzisse ergibt. Der VerlauP der Kurve b im Bereich der Drehzahl n2 ist sehr
flach, so da3 mit RUeksicht auf technische Ungenauigkeiten,unterschiedliche lviskositäten
und dergleichen, nie ein genaues Einstellen des Getriebes auf Null bei einem bestimmten
Förderstrom, d.h. einer bestimmten Drehzahl der Brennkraftmaschine zu erzielen ist.
Die Drehzahl n 2 wird als dieJenige Drehzahl festgelegt, bei deren Erreichen das
Getriebe aussteuern soll, beispielsweise bei einem Fahrzeug ist das die Drehzahl,
die die Brennkraftmaschine erreicht haben soll, wenn das Fahrzeug beginnt, sich
in Bewegung zu setzen.
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Der durch die genannten Ungenauigkeiten gegebene Nachteil wird durch
das Einschalten des DuckbegrenzungsventiIs lo vermieden. Herrscht in der Leitung
9 ein kleiner Druck, so ist das Druckbegrenzungsventil lo geschlossen. Der gesamte
von der Konstantpumpe 1 geförderte Strom fließt über die Leitungen 2 und 4,das Druckbegrenzungsventil
3 und die Leitung 5 und durch die Drosselstelle 6 ab. Da das Druckbegrenzungsventil
lo geschlossen ist, steht in der Steuerdruckleitung 12 kein Druck an. Ist die Drehzahl
n1 erreicht, ist der Förderstrom der Pumpe 1 groß genug, um in der Leitung 2 und
damit der Leitung 9 einen Druck zu erzeugen, der das Druckbegrenzungsventil lo zu
öffnen beginnt. Die Summe der Druckgefälle im Druckbegrenzungsventil lo und in der
Drosselstelle 14 ist gleich der Summe der Druckgefälle im Druckbegrenzungsventil
3 und der Drosselstelle 6, so daß zwischen Druckberenzungs
ventil
lo und Drosselstelle 14, d.h in der Dructleitung 12, sehr langsam ein Druckaufbau
beginnt entsprechend der Linie d.
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Rei dem bei der Drehzahl n2 erreichten Förderstrom ist das Druckbegrenzungsventil
lo völlig geöffnet, so daß jetzt parallel das Druckgefälle in der Drosselstelle
14 parallel geschaltet ist zu dem Druckgefälle in dem Druckbegrenzungsventil 3 und
der Drosselstelle 6.
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Ist die das Getriebe antreibende Brennkraftmaschine auf maximale Leistungsabgabe
bei der Drehzahl nzaX eingestellt, so ist über das Einstellorgan 7 die Drosselstelle
6 soweit wie möglich geöffnet. Wird bei dieser Einstellung auf die gewählte Leistung
jetzt die Brennkraftmaschine Uberlastet, so sinkt deren Drehzahl und damit der Förderstrom
der Pumpe 1 rasch ab, so daß infolge der weiten Uffnung der Drosselstelle 6 auch
der Druck in der Leitung 2 absinkt und damit das Druckbegrenzungsventil lo schließt,
so da3 sich für den Steuerdruck die Abschaltregelkurve e ergibt. Die ausgezogene
Linie r überträgt die Steuerfunktion, die sich bei einer Brennkraftmaschine mit
Gemischregelung durch Ein spritzung durch die Ubliche Abregelkurve der Einspritzmaschine
ergibt. Die Geenüberstellung der Linien e und f macYtdeutlich, daß nicht die Brennkraftmaschine
durch Uberlastung. zum Stillstand gebracht werden kann. Das gleiche gilt auch für
jede andere Einstellung der Brennkraftmaschne auf kleinere Leistung sabgabe, bei
der dann die Drosselstelle 6 entsprechend weniger weit geöffnet ist. Das hei3t die
Kurve e'ist eine Parallelverschiebung zu der Kurve d und kann njedem Bereich zwischen
der gezeichneten Kurve e und der gezeichneXn Kurve d liegen, abhängig von der Einstellung
der Brennkraftmaschine und der Öffnungsweite der Drosselstelle 6. Die Einstellung
der Drosselstelle 6 bestimmt somit die Brennkraftmaschinendrehzahl, bei der der
Regelvorgang für die Getriebeeinstellung abläuft. Durqh geeignete Wahl der Weiten
der prosselstellen und der Ventiacharakteristiken
kann somit eine
steilere Abregelkurve und somit schnelleres Zurückregeln des Getriebes und folglich
Entlasten der 3rennkraftm.aschine und somit eine geringere Herabdrückung der Drehzahl
der Brennkraftmaschine vor Beginn eines wirksamen Zurückregeln des Getriebes erzielt
werden.