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Die
Erfindung betrifft einen hydrostatischen Antrieb mit einer Summenleistungsregelvorrichtung, wobei
der hydrostatische Antrieb zumindest eine erste Hydropumpe und eine
zweite Hydropompe umfasst.
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Bei
hydrostatischen Antrieben ist es bekannt, zumindest eine erste Hydropumpe
und eine zweite Hydropumpe gemeinsam durch einen Antriebsmotor anzutreiben.
Damit die von den Hydropumpen aufgenommene Leistung nicht die verfügbare Antriebsleistung
des Antriebsmotors übersteigt, wird
eine Summenleistungsregelvorrichtung eingesetzt. Aus der
DE 101 19 237 A1 ist
eine hydraulische Summenleistungsregelung bekannt. Die erste und die
zweite Hydropumpe sind jeweils in ihrem Fördervolumen einstellbar. Hierzu
ist mit jeder der Hydropumpen jeweils eine Verstellvorrichtung verbunden. Ein
in der Verstellvorrichtung wirkender Stelldruck ist mittels je eines
Stelldrucksteuerventils einstellbar. Auf das Stelldrucksteuerventil
wirkt jeweils ein Regelglied. Das Regelglied erzeugt eine Kraft
auf das Ventil, die abhängig
von einem reduzierten und gemittelten Ausgangsdruck der beiden durch
die Hydropumpen erzeugten Förderdrücke ist.
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Die
bekannte Leistungsregelvorrichtung hat den Nachteil, dass durch
die rein hydraulische Steuerung eine feste Einstellung der Leistungsverteilung zwischen
den beiden Hydropumpen erforderlich ist. Insbesondere ist ein aktives
Eingreifen in das Verhältnis
der eingestellten Maximalleistungen der beiden Hydropumpen nicht
möglich.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydrostatischen Antrieb
mit einer Summenleistungsregelvorrichtung für zumindest eine erste Hydropumpe
und eine zweite Hydropumpe zu schaffen, bei der ein aktives Eingreifen
in die Leistungsregelung individuell für beide Hydropumpen möglich ist und
die bei Ausfall der Steuerfunktion einen sicheren Betrieb ermöglicht.
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Die
Aufgabe wird durch den erfindungsgemäßen hydrostatischen Antrieb
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Der
hydrostatische Antrieb weist eine Summenleistungsregelvorrichtung,
eine erste Hydropumpe und eine zweite Hydropumpe auf. Die erste
Hydropumpe und die zweite Hydropumpe sind in ihrem Fördervolumen
durch eine erste Verstellvorrichtung bzw. durch eine zweite Verstellvorrichtung
einstellbar. Die erste Verstellvorrichtung ist mit einem ersten Stelldrucksteuerventil
verbunden, wobei auf das erste Stelldrucksteuerventil ein erstes
Regelglied wirkt. Die zweite Verstellvorrichtung ist entsprechend
mit einem zweiten Stelldrucksteuerventil verbunden, auf das ein
zweites Regelglied wirkt.
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Erfindungsgemäß weist
der hydrostatische Antrieb eine Umschaltvorrichtung auf. Durch diese Umschaltvorrichtung
ist das erste Regelglied mit einer ersten Steuerdruckquelle und
das zweite Regelglied mit einer zweiten Steuerdruckquelle verbunden oder
aber das erste Regelglied und das zweite Regelglied sind mit einer
Hilfsdruckquelle verbunden. Durch das wechselweise Verbinden beider
Regelglieder mit der Hilfsdruckquelle oder aber das getrennte Verbinden
des ersten Regelglieds mit einer ersten Steuerdruckquelle und des
zweiten Regelglieds mit einer zweiten Steuerdruckquelle können während eines
Normalbetriebs Steuerdruckquellen mit den beiden Regelgliedern verbunden
werden, die eine individuelle Erzeugung eines Steuerdrucks für jedes
Regelglied ermöglichen.
Tritt bei der Erzeugung des jeweiligen Steuerdrucks ein Fehler auf,
so ist über
die Umschaltvorrichtung sowohl das erste Regelglied als auch das
zweite Regelglied mit einer Hilfsdruckquelle verbindbar. Bei einer
Verbindung des ersten und des zweiten Regelglieds mit einer Hilfsdruckquelle
wird durch das Regelglied eine solche Kraft auf das Stelldrucksteuerventil
erzeugt, so dass nur eine abgesenkte Leistung durch die erste und
die zweite Hydropumpe aufgenommen werden kann. Fällt somit die individuelle
Einstellung der Steuerdruckquellen und die daraus resultierende
Einstellung des Steuerdrucks für
die erste und die zweite Hydropumpe aus, so geht die Anlage in einen
abgesicherten Betrieb über,
bei dem beide Hydropumpen in einem abgesicherten Betriebsmodus betrieben werden.
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In
den Unteransprüchen
sind vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen hydrostatischen
Antriebs ausgeführt.
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Insbesondere
ist es vorteilhaft, jedes Regelglied mit einem Steuerkolben und
einem Regelkolben auszubilden, so dass zwischen dem Regelkolben
und dem Steuerkolben ein Druckraum ausgebildet ist, der mit dem
durch die Hilfsdruckquelle erzeugten Hilfsdruck beaufschlagbar ist.
Das Regelglied weist vorzugsweise zumindest einen, ebenfalls zwischen
dem Steuerkolben und dem Regelkolben ausgebildeten Regeldruckraum
auf, der mit zumindest einem Regeldruck beaufschlagbar ist. Dieser Regeldruck
hängt von
einem ersten Förderdruck
der ersten Hydropumpe und/oder einem zweiten Förderdruck der zweiten Hydropumpe
ab. Gleichzeitig weist der Steuerkolben eine Steuerkolbenfläche in einem Steuerdruckraum
auf, der mit der Hilfsdruckquelle oder der Steuerdruckquelle über die
Umschaltvorrichtung verbindbar ist.
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Die
Regelung der Leistung der jeweils zugeordneten Hydropumpe erfolgt
im Normalbetrieb durch den Regeldruck, der in zwischen dem Regelkolben
und dem Steuerkolben angeordneten Regeldruckraum wirkt. Geht der
hydrostatische Antrieb in einen Notbetrieb über, da z. B. die Regelung
des Steuerdrucks ausgefallen ist, so werden der Druckraum und der
Steuerdruckraum mit dem Hilfsdruck beaufschlagt. Dadurch, dass zwischen
dem Steuerkolben und dem Regelkolben sowohl der Druckraum als auch
der Regeldruckraum ausgebildet sind, wird der Regelbeginn des Regelglieds
bei Beaufschlagen des Druckraums mit dem Hilfsdruck zu niedrigeren Leistungen
hin abgesenkt. Die eingestellte hydraulische Leistung der zumindest
zwei Hydropumpen wird damit unterhalb der Antriebsleistung der primären Antriebsquelle
abgesenkt. Damit ist ein rein hydraulischer Betrieb möglich, ohne
dass eine Regelung des Steuerdrucks erforderlich wäre.
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Die
Umschaltvorrichtung weist vorzugsweise ein Schaltventil mit einer
Ruheposition und einer Schaltposition auf, wobei in der Ruheposition
die Regelglieder mit der Hilfsdruckquelle verbunden sind. Eine so
gewählte
Anordnung stellt sicher, dass bei Ausfall einer Steuerung der Steuerdruckquellen
immer ein abgesicherter Betrieb möglich ist.
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Weiterhin
wird es bevorzugt, wenn die Umschaltvorrichtung in Richtung ihrer
Schaltposition mit den durch die Steuerdruckquellen erzeugten Steuerdrücken beaufschlagt
ist. Diese Einrichtung hat den Vorteil, dass immer dann, wenn ein
Steuerdruck durch die Steuerdruckquellen erzeugt wird, automatisch
die Umschaltvorrichtung in ihre Schaltposition gebracht wird. Umgekehrt
wird somit automatisch beim Wegfallen des Steuerdrucks, also einem
Ausfall des Regelungssystems, der hydrostatische Antrieb in einen
Notbetrieb übergehen.
Der Notbetrieb wird eingestellt, indem die Umschaltvorrichtung in
ihre Ruheposition übergeht,
in der das Regelglied mit dem Hilfsdruck beaufschlagt wird.
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Die
Steuerdruckquellen weisen jeweils vorzugsweise ein elektromagnetisch
betätigbares Druckreduzierventil
auf. Damit kann aus einer mit den Eingängen der Druckreduzierventile
verbundenen gemeinsamen Druckquelle ein individueller Steuerdruck
für die
erste Hydropumpe und die zweite Hydropumpe durch Beaufschlagen des
Elektromagneten des Druckreduzierventils eingestellt werden.
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Die
Umschaltvorrichtung ist insbesondere bevorzugt mittels eines elektrisch
ansteuerbaren Aktuators in ihre Schaltposition zu bringen. Ein solcher elektrisch
ansteuerbarer Aktuator kann entweder ein Elektromagnet oder beispielsweise
ein Piezo sein.
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Insbesondere
wird es bevorzugt, wenn neben der Umschaltvorrichtung auch die Steuerdruckquellen
jeweils ein elektrisch ansteuerbares Druckreduzierventil aufweisen
und das Druckreduzierventil der Steuerdruckquelle und der Aktuator
der Umschaltvorrichtung gemeinsam mit einem Steuersignal beaufschlagt
werden. Durch diese gemeinsame elektrische Ansteuerbarkeit sowohl
des Druckreduzierventils zum Erzeugen des Steuerdrucks als auch
der Umschaltvorrichtung wird sichergestellt, dass beispielsweise
beim Ausfall eines elektronischen Steuergeräts gleichzeitig mit dem Fehlen
eines Steuersignals für
die Steuerdruckquelle auch die Ansteuerung der Umschaltvorrichtung
entfällt.
Damit geht die Umschaltvorrichtung zurück in ihre Ruheposition und ermöglicht den
abgesicherten Betrieb des hydrostatischen Antriebs.
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Gemäß einem
weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
weist die Umschaltvorrichtung ein dem ersten Regelglied zugeordnetes
erstes Schaltventil und ein dem zweiten Regelglied zugeordnetes
zweites Schaltventil auf. Das erste Schaltventil ist gemeinsam mit
der ersten Steuerdruckquelle und das zweite Schaltventil gemeinsam
mit der zweiten Steuerdruckquelle elektrisch ansteuerbar. Durch
die Zuordnung einfacher Schaltventile zu den Regelglieden können im
Vergleich zur gemeinsamen Ansteuerung einfachere Ventile verwendet
werden, wodurch sich die Produktionskosten senken lassen.
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Eine
weitere alternative Ausführungsform umfasst
eine Umschaltvorrichtung mit einem hydraulisch betätigten Schaltventil
und einem weiteren Schaltventil, welches mittels eines elektrisch
ansteuerbaren Aktuators betätigt
wird. Über
das elektrisch ansteuerbare weitere Schaltventil ist das hydraulisch betätigte Schaltventil
mit einer Hilfsdruckquelle verbindbar. Die Ansteuerung des hydraulischen
Schaltventils erfolgt somit nicht über den von den Steuerdruckquellen
erzeugten Steuerdruck, sondern aus der Hilfsdruckquelle über das
weitere, elektrische ansteuerbare Schaltventil. Somit steht zum
Schalten des hydrostatisch betätigten
Schaltventils immer der volle Hilfsdruck zur Verfügung. Die
Steuerdruckquellen mit ihren Druckreduzierventilen können daher einfacher
auf die erforderlichen Steuerdrücke
abgestimmt werden.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
des erfindungsgemäßen hydrostatischen
Antriebs sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden
Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen hydrostatischen
Antriebs mit einer hydraulisch betätigten Umschaltvorrichtung;
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2 ein
zweites Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen hydrostatischen
Antriebs mit einem weiteren Schaltventil zur hydraulisch Betätigung der
Umschaltvorrichtung; und
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3 ein
drittes Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen hydrostatischen
Antriebs mit einem ersten und einem zweiten Schaltventil.
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Die 1 zeigt
einen detaillierten hydraulischen Schaltplan eines hydrostatischen
Antriebs 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung. Der hydrostatische Antrieb 1 wird durch eine
Antriebsmaschine 2 angetrieben. Die Antriebsmaschine 2 ist
in der Regel als Dieselbrennkraftmaschine ausgeführt und treibt eine erste Hydropompe 3 und
eine zweite Hydropompe 3' an.
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Die
zur Regelung der Einstellungen der ersten Hydropompe 3 und
der zweiten Hydropompe 3' erforderlichen
Elemente sind jeweils identisch ausgeführt. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird
nachfolgend daher die hydraulische Steuerung des ersten Hydromotors 3 ausführlich erläutert. Die entsprechenden
Elemente für
den zweiten Hydromotor 3' sind
mit gestrichenen Bezugszeichen versehen. Auf ihre Funktion wird
nur dann gesondert eingegangen, wenn dies aufgrund des Zusammenwirkens
mit den Elementen der ersten Hydropompe 3 bzw. deren Regelung
erforderlich ist. Im Übrigen
entspricht die Steuerung und Regelung des ersten Hydromotors 3 der
des zweiten Hydromotors 3'.
Der erste Hydromotor 3 fördert in eine erste Förderleitung 4.
Der erste Hydromotor 3 wird hierzu über eine erste Triebwelle 5 angesteuert.
Die erste Triebwelle 5 ist über eine Getriebestufe 6 mit
einer zweiten Triebwelle 5' verbunden.
Die zweite Triebwelle 5' ist
mit dem zweiten Hydromotor 3' gekoppelt.
Die zweite Hydropumpe 3' fördert in
eine zweite Förderleitung 4'.
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Der
erste Hydromotor 3 saugt über eine erste Saugleitung 8 aus
einem Tankvolumen 10 Druckmittel an. Die erste Saugleitung 8 und
die zweite Saugleitung 8' sind
mit dem Tankvolumen 10 über
einen gemeinsamen Saugleitungsabschnitt 9 verbunden.
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Zur
Einstellung des Fördervolumens
der zur Förderung
in lediglich eine Richtung vorgesehenen ersten Hydropumpe 3 ist
eine erste Verstellvorrichtung 7 vorgesehen. Die erste
Verstellvorrichtung 7 weist einen doppelt wirkenden Hydraulikzylinder
auf. In dem doppelt wirkenden Hydraulikzylinder ist ein Stellkolben 11 verschieblich
angeordnet. Der Stellkolben 11 ist an seinen voneinander
abgewandten Kolbenflächen
jeweils mit einer hydraulischen Kraft beaufschlagbar. Der Stellkolben 11 teilt
den doppelt wirkenden Hydraulikzylinder in einen ersten Stelldruckraum 12 und
einen zweiten Stelldruckraum 13. In Abhängigkeit von den in den Stelldruckräumen 12, 13 wirkenden
Drücken
und der so an dem Stellkolben 11 angreifenden Kraftdifferenz
führt der
Stellkolben 11 eine Stellbewegung aus. Diese Stellbewegung wird
auf einen Verstellmechanismus der ersten Hydropumpe 3 übertragen.
Bei der Darstellung der 1 bedeutet eine Verstellung
des Stellkolbens 11 nach links eine Verstellung der ersten
Hydropumpe 3 in Richtung ihres maximalen Fördervolumens
und eine Verstellung nach rechts eine Reduzierung des Fördervolumens
in Richtung des minimalen Fördervolumens.
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Die
zweite Verstellvorrichtung 7',
die der zweiten Hydropumpe 3' zugeordnet
ist, weist einen zweiten Stellkolben 11' auf, der den doppelt wirkenden
Hydraulikzylinder in einen dritten und einen vierten Stelldruckraum 12' und 13' unterteilt.
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Der
erste Stelldruckraum 12 der ersten Verstellvorrichtung 7 ist über eine
erste Förderdruckverbindungsleitung 14 mit
der ersten Förderleitung 4 verbunden.
Zur Einstellung des in entgegengesetzter Richtung auf den ersten
Stellkolben 11 wirkenden Stelldrucks in der zweiten Stelldruckkammer 13 ist ein
erstes Stelldrucksteuerventil 15 vorgesehen. Das erste
Stelldrucksteuerventil 15 ist über eine erste Stelldruckleitung 19 mit
dem zweiten Stelldruckraum 13 verbunden. Die erste Stelldruckleitung 19 ist
durch das erste Stelldrucksteuerventil 15 variabel mit
dem den Tankvolumen 10 oder einer Stelldruckzuführung 20 verbindbar.
Hierzu ist das erste Stelldrucksteuerventil 15 stufenlos
zwischen seinen zwei Endpositionen einstellbar.
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In
Richtung seiner ersten Endposition ist das erste Stelldrucksteuerventil 15 mittels
einer Kraft einer ersten Einstellfeder 16 beaufschlagt.
In dieser ersten Endposition ist die erste Stelldruckleitung 19 über eine
erste Entspannungsleitung 21 mit dem Tankvolumen 10 verbunden.
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In
der zweiten Endposition ist die erste Stelldruckleitung 19 mit
einer ersten Stelldruckzuführung 20 verbunden.
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Die
erste Stelldruckzuführung 20 ist über ein erstes
Wechselventil 22 entweder mit der ersten Förderleitung 4 oder
aber mit einer Hilfsdruckleitung 23 verbunden. In Abhängigkeit
von dem Verhältnis
der Drücke
in der ersten Förderleitung 4 und
der Hilfsdruckleitung 23 herrscht somit in der ersten Stelldruckzuführung 20 der
jeweils höhere
dieser beiden Drücke.
Damit wird sichergestellt, dass immer ein ausreichend hoher Druck
in der Stelldruckzuführung 20 zur
Verfügung
steht, um mittels der ersten Verstellvorrichtung 7 die
erste Hydropumpe 3 in Richtung ihres minimalen Fördervolumens
zu verstellen.
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Der
Hilfsdruck wird durch eine Hilfspumpe 24 erzeugt, die über eine
Hilfspumpenwelle 25 angetrieben wird. Die Hilfspumpenwelle 25 ist über eine
weitere Getriebestufe 26 mit der Getriebestufe 6 bzw. der
ersten Triebwelle 5 verbunden. Die Hilfspumpe 24 saugt
ebenfalls aus dem Tankvolumen 10 Druckmittel an und fördert es
in eine Hilfspumpenförderleitung 27.
Mit der Hilfspumpenförderleitung 27 ist
die Hilfsdruckleitung 23 verbunden.
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In
der Hilfsdruckförderleitung 27 ist
ein Filter 48 angeordnet. Stromabwärts des Filters 48 zweigt die Hilfsdruckleitung 23 von
der Hilfspumpenförderleitung 27 ab.
Die Hilfspumpe 24 ist zur Förderung in eine Richtung vorgesehen
und als Konstantpumpe ausgeführt.
Um trotz des von der Drehzahl des Antriebsmotors 2 abhängigen Förderleistung
der Hilfspumpe 24 oberhalb einer Mindestdrehzahl einen konstanten
Hilfsdruck in der Hilfsdruckleitung 23 zu erreichen, ist
ein Hilfsdruckbegrenzungsventil 29 vorgesehen. Das Hilfsdruckbegrenzungsventil 49 ist über die
Hilfsdruckleitung 23 mit der Hilfspumpenförderleitung 27 verbunden. Übersteigt
der Druck in der Hilfsdruckleitung 23 einen kritischen,
durch eine Hilfsdruckeinstellfeder einstellbaren Wert, so öffnet das
Hilfsdruckbegrenzungsventil 49 und verbindet die Hilfsdruckleitung 23 über eine
Ablassleitung 50 mit dem Tankvolumen 10. Das von
der Hilfspumpe 24 zuviel geförderte Druckmittel wird damit
in das Tankvolumen 10 abgeführt.
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Entgegengesetzt
zu der Kraft der ersten Einstellfeder 16 wirkt auf das
erste Stelldrucksteuerventil 15 über einen ersten Stössel 17 eine
Gegenkraft. Die Gegenkraft wird durch ein erstes Regelglied 18 erzeugt.
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Das
erste Regelglied 18 weist einen ersten Steuerkolben 28 auf.
An dem ersten Steuerkolben 28 ist eine erste Steuerkolbenfläche 29 ausgebildet.
Die erste Steuerkolbenfläche 29 ist
in einem ersten Steuerdruckraum mit einem ersten Steuerdruck beaufschlagbar.
Der erste Steuerdruck wirkt so auf die erste Steuerkolbenfläche 29,
dass der erste Steuerkolben 28 eine Kraft erfährt, die
gleichsinnig mit der Kraft der ersten Einstellfeder 16 wirkt.
Somit wird bei Beaufschlagen der ersten Steuerkolbenfläche 29 das erste
Regelglied 18 so betätigt, dass
eine Reduzierung der Gegenkraft erreicht wird. Entgegengesetzt zu
der hydraulischen Kraft, die an der Steuerkolbenfläche 29 angreift,
wirkt als Gegenkraft die Kraft einer ersten Steuerkolbenfeder 30.
Die Steuerkolbenfeder 30 ist vorzugsweise in ihrer Vorspannung
einstellbar ausgeführt,
um eine Abstimmung des ersten Regelglieds 18 zu ermöglichen.
Durch den Steuerdruck wird die effektiv entgegen der ersten Einstellfeder 16 wirkende
Kraft eingestellt. Bei einem hohen Steuerdruck und damit niedriger
Gegenkraft wird die erste Hydropumpe folglich in Richtung größeren Fördervolumens
verstellt.
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In
dem ersten Steuerkolben 28 ist eine mehrstufige Bohrung
ausgebildet. In der mehrstufig ausgeführten Bohrung ist ein als Stufenkolben
ausgebildeter erster Regelkolben 32 längs verschieblich angeordnet.
An den einzelnen Stufen werden zwischen dem ersten Regelkolben 31 und
dem ersten Steuerkolben 28 mehrere Druckräume ausgebildet.
Insbesondere ist ein Druckraum 24 vorgesehen, der in nachfolgend
noch zu beschreibender Weise mit dem in der Hilfsdruckleitung 23 herrschenden
Hilfsdruck beaufschlagbar ist.
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Weiterhin
ist bei dem in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
ein erster Regeldruckraum 32 und ein zweiter Regeldruckraum 33 zwischen
dem ersten Regelkolben 31 und dem Steuerkolben 28 ausgebildet.
Der erste Regeldruckraum 32 ist über eine erste Regeldruckleitung 56 mit
dem ersten Wechselventil 22 verbunden. Während des
normalen Betriebs ist der in der ersten Förderdruckleitung 4 herrschende
Druck in der Regel höher
als der Hilfsdruck der Hilfsdruckleitung 23. Somit wirkt
in dem ersten Regeldruckraum 32 der Förderdruck der ersten Hydropumpe 3.
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Der
erste Regeldruckraum 32 des ersten Regelglieds 18 ist über eine
erste Regeldruckverbindungsleitung 54 mit dem ersten Regeldruckraum 32' des zweiten
Regelglieds 18 verbunden. Ebenso ist der zweite Regeldruckraum 33 des
ersten Regelglieds 18 mit dem zweiten Regeldruckraum 33' des zweiten
Regelglieds 18' verbunden.
Der zweite Regeldruckraum 33' des
zweiten Regelglieds 18' ist über das
zweite Wechselventil 22' entweder
mit der zweiten Förderleitung 4' oder aber ebenfalls
mit der Hilfsdruckleitung 23 verbunden.
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Der über die
erste Regeldruckleitung 56 dem ersten Regeldruckraum 32 des
ersten Regelglieds 18 bzw. über die zweite Regeldruckleitung 56' dem zweiten
Regeldruckraum 33' des
zweiten Regelglieds 18' zugeführte Regeldruck
beaufschlagt somit den ersten Regelkolben 31 und den ersten
Steuerkolben 28 und den zweiten Regelkolben 31' und den zweiten
Steuerkolben 28' jeweils
mit einer Kraft in Richtung des ersten bzw. des zweiten Stelldrucksteuerventils 15, 15' sowie mit einer
Kraft in Richtung auf die erste bzw. zweite Steuerkolbenfeder 30, 30'.
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Eine
Erhöhung
des Regeldrucks durch eine Druckerhöhung in der ersten Förderleitung 4 bewirkt somit
eine Erhöhung
der in dem ersten Regeldruckraum 32 wirkenden Kraft. Infolge
dessen wird das erste Stelldrucksteuerventil 15 mit zunehmenden Druck
in der ersten Förderleitung 4 in
Richtung auf seine zweite Endposition hin verstellt. Mit zunehmender
Verstellung des Stelldrucksteuerventils 15 in Richtung
auf seine zweite Endposition hin wird die erste Stelldruckleitung 19 zunehmend
mit der ersten Stelldruckzuführung 20 verbunden.
Infolgedessen steigt der Druck in dem zweiten Stelldruckraum 13 an.
Als Folge des Druckanstiegs ergibt sich ein veränderte Kraftdifferenz an den
beiden Stellkolbenflächen
des ersten Stellkolbens 11. Der erste Stellkolben 11 wird
folglich in der 1 nach rechts verstellt, und
die erste Hydropumpe 3 wird zunehmend in Richtung geringer
werdenden Fördervolumens
verstellt.
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Die
Position des ersten Stellkolbens 11 ist über eine
erste Koppelvorrichtung 52 auf das erste Stelldrucksteuerventil 15 rückgekoppelt.
Die erste Koppelvorrichtung 52 umfasst hierzu ein erstes
elastisches Element 53. Mit abnehmendem, eingestellten Fördervolumen
der ersten Hydropumpe 3 wirkt somit gleichsinnig zu der
Kraft der ersten Einstellfeder 16 auf das erste Stelldrucksteuerventil 15 eine
zunehmende Kraft, so dass eine Leistungsregelung für die erste
Hydropumpe 3 erfolgt.
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Da
zusätzlich
auf den ersten Regelkolben 31 und den ersten Steuerkolben 28 auch
die hydraulische Kraft in dem zweiten Regeldruckraum 33 wirkt, wird
auch die von der zweiten Hydropumpe 3' aufgenommene Leistung mit berücksichtigt.
Umgekehrt wird bei der Leistungsregelung der zweiten Hydropumpe 3' auch die von
der ersten Hydropumpe 3 aufgenommene Leistung berücksichtigt.
Die Berücksichtigung
der jeweils durch die andere Hydropumpe 3, 3' aufgenommene
Leistung erfolgt über
die Zuführung
des Regeldrucks der jeweils anderen Hydropumpe über die erste bzw. zweite Regeldruckverbindungsleitung 54, 55.
Die Regelglieder 18, 18' bilden zusammen mit den Verstellvorrichtung 7, 7' und den Stelldrucksteuerventilen 15, 15' eine Summenleistungsregelvorrichtung.
Bei möglichen
weiteren Hydropumpen wird die Summenleistungsregelvorrichtung entsprechend
erweitert. Dabei werden sämtliche Regelglieder
für jede
weitere Hydropumpe um einen Regeldruckraum ergänzt.
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Zur
Einstellung des ersten Steuerdrucks, der die erste Steuerkolbenfläche 29 beaufschlagt,
ist eine erste Steuerdruckquelle vorgesehen. Die erste Steuerdruckquelle
umfasst ein erstes Druckreduzierventil 35. Die Einstellung
des ersten Druckreduzierventils 35 wird durch einen ersten
elektrisch ansteuerbaren Aktuator beeinflusst. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel
ist der elektrisch angesteuerte Aktuator als Elektromagnet 36 ausgeführt. Der
Elektromagnet 36 ist vorzugsweise ein Proportionalmagnet. In
entgegengesetzter Richtung wirkt auf das erste Druckreduzierventil 35 die
Kraft einer ersten Druckreduzierventilfeder 37. In Abhängigkeit
von der sich einstellenden Position des ersten Druckreduzierventils 35 wird
eine erste Steuerdruckzuführungsleitung 39 mit
einer ersten Tankverbindungsleitung 38 oder über einen
ersten Hilfsdruckleitungszweig 51 mit der Hilfsdruckleitung 23 verbunden.
Im stromlosen Zustand des ersten Elektromagneten 36 wird
somit die erste Steuerdruckzuführungsleitung 39 über die Tankverbindungsleitung 38 in
das Tankvolumen 10 entspannt. Mit zunehmendem Steuersignal
an dem Elektromagneten 36 wird dagegen die erste Steuerdruckzuführungsleitung 39 zunehmend
mit dem ersten Hilfsdruckleitungszweig 51 verbunden. Damit
erhöht
sich der in der ersten Steuerdruckzuführungsleitung 39 herrschende
Steuerdruck mit zunehmender Bestromung des Elektromagneten 36 in
Richtung bis höchstens
auf den Hilfsdruck der Hilfsdruckleitung 23.
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Die
erste Steuerdruckzuführungsleitung 39 ist
in der dargestellten Schaltposition der Umschaltvorrichtung 42 mit
einer ersten Steuerdruckleitung 40 verbunden. Über die
erste Steuerdruckleitung 40 wird der von dem ersten Druckreduzierventil 35 erzeugte
erste Steuerdruck dem ersten Steuerdruckraum des ersten Regelglieds 18 und
damit der ersten Steuerkolbenfläche 29 zugeführt.
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Gleichzeitig
mit dem Verbinden der ersten Steuerdruckzuführungsleitung 39 mit
der ersten Steuerdruckleitung 40 wird in der dargestellten Schaltposition
der Umschaltvorrichtung 42 die zweite Steuerdruckzuführungsleitung 39' mit der zweiten Steuerdruckleitung 40' verbunden.
Ferner wird eine Verbindungsleitung 44 über eine weitere Entspannungsleitung 46 mit
dem Tankvolumen 10 verbunden. Die Verbindungsleitung 44 verzweigt
sich in einen ersten Verbindungsleitungszweig 44a und einen zweiten
Verbindungsleitungszweig 44b. Der erste Verbindungsleitungszweig 44a ist
mit dem ersten Druckraum 34 des ersten Regelglieds 18 und
der zweite Verbindungsleitungszweig 44b ist mit dem zweiten
Druckraum 34' des
zweiten Regelglieds 18' verbunden.
Der erste Druckraum 34 und der zweite Druckraum 34' sind somit
während
eines normalen, leistungsgeregelten Betriebs drucklos. Gleichzeitig werden
der erste Steuerdruck und der zweite Steuerdruck, die auf die erste
Steuerkolbenfläche 29 bzw. die
zweite Steuerkolbenfläche 29' wirken, durch
das erste Druckreduzierventil 35 bzw. das zweite Druckreduzierventil 35', die als erste
Steuerdruckquelle bzw. als zweite Steuerdruckquelle Steuerdrücke aus
dem Druck der Hilfsdruckleitung 23 erzeugen, eingestellt.
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Um
die Umschaltvorrichtung 42, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ein 7/3-Wegeventil ist, in Richtung ihrer Schaltposition zu beaufschlagen,
ist an der Umschaltvorrichtung 42 eine erste Schaltdruckmessfläche 43 und
eine zweite Schaltdruckmessfläche 43' ausgebildet.
An den beiden Schaltdruckmessflächen 43, 43' ist die Umschaltvorrichtung 42 mit
jeweils einer hydraulischen Kraft beaufschlagbar. Die hydraulische
Kraft, die auf die Schaltdruckmessflächen 43, 43' wirkt, beaufschlagt die
Umschaltvorrichtung 42 entgegengesetzt der Kraft einer
Feder 45. Die Feder 45 beaufschlagt die Umschaltvorrichtung 42 in
Richtung ihrer Ruheposition. In der Ruheposition der Umschaltvorrichtung 42 werden
die erste Steuerdruckleitung 40, die zweite Steuerdruckleitung 40' sowie die Verbindungsleitung 44 gemeinsam
mit der Hilfsdruckleitung 23 verbunden. Damit wird die
erste Steuerkolbenfläche 29,
die zweite Steuerkolbenfläche 29', der erste
Druckraum 34 und der zweite Druckraum 34' jeweils aus
einer Hilfsdruckquelle mit Druck beaufschlagt. Die Hilfsdruckquelle
ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
die Hilfspumpe 24, über
die in der Hilfsdruckleitung 23 ein konstanter Hilfsdruck
zur Verfügung
gestellt wird.
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Wenn
in dem ersten Regelglied 18 bzw. in dem zweiten Regelglied 18' der Hilfsdruck
auf die erste Steuerkolbenfläche 29 und
in dem ersten Druckraum 34 sowie auf die zweite Steuerkolbenfläche 29' und in dem
zweiten Druckraum 34' wirkt,
werden beide Hydropumpen 3, 3' durch die Verstellung des ersten
und zweiten Steuerkolbens 28, 28' in Richtung ihres maximalen Fördervolumens
verstellt. Gleichzeitig werden der erste und der zweite Steuerkolben 34, 34' und der erste
und zweite Regelkolben 31, 31' beaufschlagt, so dass der Regelbeginn
der Stelldrucksteuerventile 15, 15' abgesenkt wird.
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Die
Umschaltvorrichtung 42 sichert somit in ihrer Ausgangsposition,
die durch die Feder 45 als Grundstellung eingestellt wird,
einen Betrieb der ersten und der zweiten Hydropumpe 3, 3' in einem abgesicherten
Modus. Eine Steuerung der Leistungsaufnahme der ersten Hydropumpe 3 und
der zweiten Hydropumpe 3' durch
den ersten Steuerdruck bzw. den zweiten Steuerdruck erfolgt dagegen
nur, wenn durch die Steuerdruckquellen, also in dem dargestellten
Ausführungsbeispiel
das erste Druckreduzierventil 35 und das zweite Druckreduzierventil 35', ein Steuerdruck
erzeugt wird. Dieser Steuerdruck wirkt dann auch auf die Schaltdruckmessflächen 43, 43'.
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Fällt jedoch
beispielsweise eine elektronische Steuereinheit aus und liegt daher
an den Elektromagneten 36, 36' kein Steuersignal an, so kehren die
Druckreduzierventile 35, 35' in ihre durch die Druckreduzierventilfeder 37, 37' definierte
Position zurück.
In dieser Position werden die Steuerdruckzuführungsleitungen 39, 39' und somit auch
die Schaltdruckleitungen 41, 41' mit dem Tankvolumen 10 verbunden.
Aufgrund der sinkenden Kraft an den Schaltdruckmessflächen 43, 43' wird damit
die Umschaltvorrichtung 42 in ihre Ausgangsposition gebracht.
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In
der 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen hydrostatischen
Antriebs dargestellt. Der Aufbau entspricht weitgehend dem in der 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel. Um
unnötige
Wiederholungen zu vermeiden, wird daher nachfolgend lediglich auf
die Änderungen
gegenüber
dem Ausführungsbeispiel
nach 1 eingegangen.
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In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel der 2 weist
die Umschaltvorrichtung 142 ein hydrostatisch betätigbares
Schaltventil 143 auf, an dem eine einzelne Messfläche 144 angeordnet
ist. An dieser einzelnen Messfläche 144 ist
eine hydrostatische Kraft erzeugbar, mit der das hydrostatisch betätigbare
Schaltventil 143 in seine Schaltposition gebracht werden
kann. Zum Erzeugen eines Drucks an der hydrostatischen Messfläche 144 weist
die Umschaltvorrichtung 142 ferner ein elektrisch ansteuerbares
weiteres Schaltventil 145 auf. Das weitere, elektrisch
ansteuerbare Schaltventil 145 ist in einer weiteren Schaltdruckleitung 147 angeordnet.
Die weitere Schaltdruckleitung 147 verbindet die Hilfsdruckleitung 23 mit
der hydraulischen Messfläche 44.
In seiner Ruheposition unterbricht das elektrisch ansteuerbare Schaltventil 145 die
weitere Schaltdruckleitung 147. In dieser Ruheposition
wird das elektrisch ansteuerbare weitere Schaltventil 145 in
nicht bestromtem Zustand durch eine Ruhepositionsfeder 148 gehalten.
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Wir
dagegen das elektrisch ansteuerbare weitere Schaltventil 145 durch
Betätigen
eines Aktuators, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Elektromagnet 146 ausgeführt ist,
in seine Schaltposition gebracht, so wird die hydraulische Messfläche 144 über die
weitere Schaltdruckleitung 147 aus der Hilfsdruckleitung 23 über die
weitere Schaltdruckleitung 147 mit Druckmittel versorgt.
Damit wird die hydraulische Messfläche 144 durch die
Hilfsdruckquelle mit Druckmittel beaufschlagt. Infolgedessen wird
das 7/3-Wegenventil der Umschaltvorrichtung 142 in seine
Schaltposition gebracht und die Regelglieder 18, 18' werden mit
dem Hilfsdruck beaufschlagt, wie dies schon in 1 erläutert wurde.
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Der
Elektromagnet 146 wird vorzugsweise gemeinsam mit dem ersten
Elektromagnet 36 und dem zweiten Eleltromagnet 36' mit einem Steuersignal
angesteuert. Dabei sind die Elektromagnete 36, 36' und 146 zusammen
mit den entgegenwirkenden Federn vorzugsweise so ausgelegt, dass
mit steigendem Steuersignal zunächst
der Elektromagnet 146 eine durchströmbare Verbindung in dem elektrisch ansteuerbaren
weiteren Schaltventil 145 erzeugt. Sobald folglich ein
Steuersignal vorliegt, über
das eine Ansteuerung der Druckreduzierventile 35, 35' möglich ist,
ist die Umschaltvorrichtung 142 in ihrer Schaltposition.
Damit kann eine Ansteuerung der Regelglieder 18, 18' durch den ersten
bzw. zweiten Steuerdruck erfolgen und ein normaler leistungsgeregelter
Betrieb erfolgen.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
ist in der 3 dargestellt. Dabei sind wiederum
mit den 1, 2 übereinstimmende
Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen.
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Bei
dem in der 3 dargestellten Ausführungsbeispiel
umfasst die Umschaltvorrichtung 242 ein erstes Schaltventil 260 und
ein zweites Schaltventil 260'.
Die beiden Schaltventile sind 3/2-Wegeventile. Die Betätigung der
beiden Schaltventile erfolgt durch jeweils einen Elektromagneten 262 und 262' als Aktuator,
die das Schaltventil 260, 260' entgegen der Kraft je einer Schaltventilfeder 263, 263' betätigen.
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Mittels
der Schaltventilfeder 263, 263' werden die Schaltventile 260, 260' in ihrer Ruheposition gehalten.
In der Ruheposition wird die Hilfsdruckleitung 23 mit der
ersten Steuerdruckleitung 40 bzw. der zweiten Steuerdruckleitung 40' verbunden.
Wird dagegen durch Bestromen der Elektromagneten 262, 262' das Schaltventil 260, 260' in seine zweite Schaltposition
gebracht, so wird die erste Steuerdruckleitung 40 bzw.
die zweite Steuerdruckleitung 40' mit der ersten Steuerdruckzuführungsleitung 39 bzw.
der zweiten Steuerdruckzuführungsleitung 39' verbunden.
Der Elektromagnet 263 des ersten Schaltventils 260 wird
vorzugsweise gemeinsam mit dem ersten Elektromagneten 36 angesteuert.
Der Elektromagnet 263' des
zweiten Schaltventils 260' wird
vorzugsweise gemeinsam mit dem zweiten Elektromagneten 36' angesteuert.
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Weiterhin
weist das erste Regelglied 18 ein in dem ersten Steuerkolben 28 angeordnetes
Rückschlagventil 60 auf.
Das erste Rückschlagventil 60 ist in
einer ersten Hilfsdruckverbindungsleitung 61 angeordnet, über die
der erste Steuerdruckraum mit dem ersten Druckraum 34 verbunden
ist. Das erste Rückschlagventil 60 ist
vorzugsweise ein federbelastetes Rückschlagventil. Durch die Federbelastung des
ersten Rückschlagventils 60 wird
es erreicht, dass erst oberhalb des maximalen ersten Steuerdrucks
das erste Rückschlagventil 60 öffnet. Damit wird
erreicht, dass nur im Falle des Notbetriebs, also der Zuführung des
Hilfsdrucks in den ersten Steuerdruckraum das erste Rückschlagventil 60 öffnet und somit
den Hilfsdruck dem ersten Druckraum 34 zuführt. Wird
dagegen im normalen leistungsgeregelten Betrieb der hydrostatische
Antrieb 1 betrieben, so liegt nur in dem ersten Steuerdruckraum
der erste Steuerdruck an. Der erste Steuerdruck ist aufgrund der
Funktion des ersten Druckreduzierventils 34 stets geringer
als der durch die Hilfsdruckquelle maximal in der Hilfsdruckleitung 23 verfügbare Druck.
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In
allen drei dargestellten Ausführungsbeispielen
treffen die detaillierten Erläuterungen
auf den ersten und den zweiten Hydromotor 3, 3' und deren Ansteuerung
gleichermaßen
zu.
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Die
Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern
umfasst auch Kombinationen von Merkmalen aus den einzelnen Ausführungsbeispielen.
Insbesondere ist es auch möglich,
die Umschaltvorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels direkt elektromagnetisch
zu betätigen.
Ferner ist auch eine hydraulische Ansteuerung des ersten und des
zweiten Schaltventils 260, 260' des dritten Ausführungsbeispiels
möglich.