DE4226453A1 - Antriebseinrichtung für einen automativen Fahrantrieb, z. B. bei einem Gabelstapler oder Radlader - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angebenen Merkmalen.

Bei den heute üblichen elektronischen automotiven Regelungen wird die Pumpe drehzahlabhängig ausgeschwenkt (siehe Bild 1). Bei etwa 900 l/min beginnt die Pumpe zu fördern und erreicht z. B. bei 2000 l/min den max. Schwenkwinkel.

Da jedoch das Leistungsaufnahmevermögen der Pumpen das Drei- bis Vierfache der nominellen Leistung des Verbrennungsmotors beträgt, muß der Kennlinie nach Bild 1 eine Leistungsbegrenzungsregelung überlagert werden. Das Eingangssignal zur Leistungsbegrenzung wird üblicherweise aus der aktuellen Verbrennungsmotordrehzahl und der Gaspedalstellung abgeleitet. Bei der Inbetriebnahme des Fahrzeuges wird dazu die sog. Lernkennlinie aufgenommen, die im Leerlauf eine Zuordnung zwischen der Gaspedalstellung und der zugehörigen Verbrennungsmotordrehzahl gibt (Bild 2). Im Fahrbetrieb des Fahrzeuges bedeutet dieses, daß man an der Verbrennungsmotorzahl und der Gaspedalstellung erkennen kann, ob der Motor Leistung abgibt oder aufnimmt. Dabei ist die Höhe der Abweichung von der Lernkennlinie ein Maß für die Belastung. Bei 10 bis 15% Drehzahldrückung ist der Regler der Einspritzpumpe am Regelende und auf volle Einspritzmenge gestellt, so daß bei weiterer Drehzahlreduzierung das abgegebene Moment der max. Momentenkenn­ linie entspricht. Die Lastbegrenzungsregelung beginnt beim Regelende des Einspritzreglers und vergrößert die Übersetzung des hydrostatischen Getriebes, so daß die Belastung des Verbrennungsmotors reduziert wird und so eine größere Drückung, im Extremfall das Abwürgen, sicher vermieden wird.

Viele Fahrzeughersteller wünschen sich darüber hinaus ein Fahrverhalten, welches dem des hydrodynamischen Wandlers ähnelt. Dieser reduziert beim Ansteigen des Fahrwiderstandes sein Übersetzungsverhältnis. Das Fahrzeug bekommt ein weniger aggressives Fahrverhalten, welches in der Regel als angenehmer beschrieben wird. Bei Radladerantrieben wird dieses Verhalten bei den meisten Herstellern als ein Muß eingestuft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Antriebseinrichtung der eingangs beschriebenen Art so weiter auszubilden. Diese Aufgabe wird mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Erfindungsgemäß werden Drucksensoren für die beiden Arbeitsdrücke (HD "A" und HD "B") genutzt. Die ursprünglichen Kennlinie gemäß Bild 1, die nur eine Zuordnung zwischen der Drehzahl und dem Pumpenschwenkwinkel realisiert, wird so abgewandelt, daß der Schwenkwinkel zusätzlich druck­ abhängig wird.

In Bild 4 sind die neuen Zusammenhänge graphisch dargestellt. Der Schwenkwinkel reduziert sich mit zunehmendem Arbeits­ differenzdruck und erhöht sich bei fallendem Arbeitsdifferenzdruck. Die Zusammenhänge zwischen Drehzahl, Arbeitsdruck und Schwenkwinkel können fahrzeugspezifisch, z. B. linear sein oder aber auch durch höhere Funktionen dargestellt werden, um optimale Fahreigenschaften zu bekom­ men. Bei Radladern wird heute ein linearer Zusammenhang gefordert, um die Zugkraft des Fahrzeuges linear in Abhängigkeit der Drehzahl zu haben. Dieses wirkt sich z. B. bei Planierarbeiten günstig auf die Ar­ beitsqualität aus. Werden zwischen Drehzahl, Arbeitsdruck und Schwenk­ winkel Zusammenhänge höherer Funktionen gewählt, läßt sich die maxi­ male Momentenaufnahme der hydrostatischen Pumpe in Abhängigkeit der Drehzahl so gestalten, daß das mögliche Moment des Verbrennungs­ motors nicht überschritten wird und somit die Lastbegrenzungsregelung überflüssig wird (Bild 5).

Um die Automotivkennlinie zum Bremsen bzw. zum Inchen zu über­ lagern, wird heute in Abhängigkeit der Bremspedalstellung (Inchpedal­ stellung) der Schwenkwinkel in Abhängigkeit der Zeit reduziert. Hier ist es schwer einen Kompromiß zwischen einem beladenen und unbeladenen Fahrzeug zu realisieren, da das Bremsvermögen des Dieselmotors mit ca. 1/3 des Nutzmomentes stark limitiert ist. Um den Verbrennungsmotor vor dem Überdrehen zu schützen, wird entweder die Rampe des Schwenkwinkels korrigiert oder aber die oben erwähnten Lastbegren­ zungsregelung in umgekehrter Wirkrichtung angewendet. Mit der Zunah­ me der turbogeladenen Dieselmotoren in Verbindung mit einer Reduzie­ rung des Hubvolumens steht allerdings immer weniger Bremsmoment zur Verfügung.

Eine verbesserte Abbremsung des Fahrzeuges wird dadurch erreicht, daß nicht der Schwenkwinkel mittels einer Rampe reduziert wird, sondern dadurch, daß in Abhängigkeit der Bremspedalstellung oder des Druckes des hydraulischen Bremsgeberzylinders der Differenzdruck des hydro­ statischen Getriebes geregelt wird. Das hydrostatische Getriebe fungiert nun als Retarder. Um auch bei Verbrennungsmotoren mit relativ gerin­ gem Stützmoment, wie es bei aufgeladenen Motoren, eine hohe ver­ schleißfreie Bremsleistung zu erreichen, wird vorgeschlagen, ein hydro­ statisches Getriebe mit elektrisch proportionalen Hochdruckbegrenzungs­ ventilen auszustatten. Nun kann durch eine gezielte Regelung des Schwenkwinkels der hydrostatischen Pumpe, die nun als Motor arbeitet, in Verbindung mit der Steuerung der Hochdruckbegrenzungsventile ein Teil der Bremsenergie in den Verbrennungsmotor fließen, während der Rest verschleißfrei im hydrostatischen Getriebe in Wärme umgewandelt wird. Durch diese Maßnahme kann die Bremsleistung des hydrostatischen Getriebes soweit erhöht werden, daß dieses für bestimmte Fahrzeug­ gruppen als Hauptfahrzeugbremse deklariert werden kann und die mecha­ nische Betriebsbremse entfällt. In allen anderen Fällen wird der Bremsenverschleiß der mechanischen Bremse auf ein Minimum reduziert, so daß die Wartungsintervalle vergrößert werden können.

Das gezielte Ausrollen eines Fahrzeuges wird heute über eine Rampe realisiert, die die Pumpe zurückschwenkt und so das Übersetzungsverhältnis vergrößert. Ein Problem ist heute das Finden einer geeigneten Ram­ pe, die eine akzeptable Fahrzeugverzögerung für ein unbeladenes und ein beladenes Fahrzeug gibt. Das Ausrollverhalten, welches in der Ebene günstig ist, führt allerdings bei einer Steigfahrt leicht zum Abwürgen des Verbrennungsmotors. Ein erheblich besseres Ausrollverhalten wird da­ durch erreicht, daß nicht der Schwenkwinkel über eine Rampe reduziert wird, sondern der Systemdruck geregelt wird.

Claims (6)

1. Antriebseinrichtung mit einer Primärenergiequelle, vorzugsweise einer Brennkraftmaschine, und mit einem hydrostatischen Getriebe, beste­ hend aus einer hydrostatischen Pumpe und einem bzw. mehreren hydrostatischen Motoren mit einer elektronischen Regelung bzw. Steuerung für einen automotiven Fahrantrieb z. B. eines Gabelstap­ lers oder Radladers, dadurch gekennzeichnet daß der Schwenkwinkel der Pumpe in Abhängigkeit der Drehzahl der Pumpe bzw. des Verbrennungsmotors und in Abhängigkeit des Systemdrucks bzw. der Systemdruckdifferenz geregelt oder gesteuert wird.

2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Arbeitsbetrieb des Fahrantriebes der Schwenkwinkel mit steigen­ dem Hochdruck reduziert wird.

3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Zurücknahme der Gaspedalstellung während des Fahrens das Ausrollen des Fahrzeuges durch die Regelung des Systemdrucks des hydrostatischen Getriebes geregelt wird.

4. Antriebseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Betätigung des Bremspedals des Fahrzeuges der Systemdruck des hydrostatischen Getriebes in Abhängigkeit der Inchpedalstellung bzw. Bremspedalstellung bzw. des Druckes der hydraulischen Bremse geregelt wird.

5. Antriebseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Betätigung des Bremspedals die Hochdruckbegrenzungsventile des hydrostatischen Getriebes proportional zur Stellung der Pedal­ stellung eingestellt werden und parallel dazu der Schwenkwinkel geregelt wird.

6. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verwendung von hydrostatischen Ver­ stellmotoren das Produkt aus dem Hubvolumen des Verstellmotors und dem Systemdruck geregelt wird.