DE102008021393A1

DE102008021393A1 - Hydrostatische-Pumpe

Info

Publication number: DE102008021393A1
Application number: DE102008021393A
Authority: DE
Inventors: Martin Steigerwald; Burkhard Stürmer
Original assignee: Linde Material Handling GmbH
Current assignee: Linde Hydraulics GmbH and Co KG
Priority date: 2008-04-29
Filing date: 2008-04-29
Publication date: 2009-11-05
Also published as: US8231361B2; US20090269215A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Pumpe (1) mit veränderbarem Fördervolumen, die im geschlossenen Kreislauf betreibbar ist und von einer Antriebsmaschine (2), insbesondere einem Verbrennungsmotor, angetrieben ist, wobei zur Steuerung der Fördermenge der Pumpe (1) eine Stelleinrichtung (4) vorgesehen ist, die in Abhängigkeit eines von der Drehzahl der Antriebsmaschine (2) drehzahlabhängigen Steuerdrucks ansteuerbar ist. Zur Lösung der Aufgabe, die Steuerungseigenschaften der Pumpe zu verbessern, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass eine Umschalteinrichtung (35) vorgesehen ist, mittels der die Pumpe (1) zwischen einer drehzahlabhängigen Fördermengensteuerung durch den drehzahlabhängigen Steuerdruck und einer volumenstromabhängigen Fördermengensteuerung umschaltbar ist, in der die Stelleinrichtung (4) der Pumpe (1) in Abhängigkeit der Betätigung eines Betätigungsorgans (28) ansteuerbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Pumpe mit veränderbarem Fördervolumen, die im geschlossenen Kreislauf betreibbar ist und von einer Antriebsmaschine, insbesondere einem Verbrennungsmotor, angetrieben ist, wobei zur Steuerung der Fördermenge der Pumpe eine Stelleinrichtung vorgesehen ist, die in Abhängigkeit eines von der Drehzahl der Antriebsmaschine drehzahlabhängigen Steuerdrucks ansteuerbar ist.
Derartige hydrostatische Pumpen mit veränderbarem Verdrängervolumen, die im geschlossenen Kreislauf betrieben sind, werden als Pumpen beispielsweise in hydrostatischen Fahrantrieben von mobilen Arbeitsmaschinen verwendet.
Durch die Steuerung der Fördermenge der Pumpe in Abhängigkeit der Drehzahl des die Pumpe antreibenden Antriebsmaschine, beispielsweise eines Verbrennungsmotors, wird eine automotive Steuerung erzielt, bei der die Pumpe in Abhängigkeit der Drehzahl der Antriebsmaschine ausgeschwenkt, so dass bei einem hydrostatischen Fahrantrieb mit zunehmender Drehzahl der Antriebsmaschine eine zunehmende Fahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine erzielt wird.
Eine gattungsgemäße Pumpe mit einer derartigen automotiven Steuerung ist aus der DE 28 23 559 A1 bekannt.
Um bei einer derartigen automotiven Steuerung eines Fahrantriebs bei einer beliebigen Drehzahl der Antriebmaschine unterschiedliche Fahrgeschwindigkeiten zu erzielen, ist von der Bedienperson ein sogenanntes Inchpedal zu betätigen, bei dessen Betätigung die Pumpe in Richtung einer Verringerung der Fördermenge beaufschlagt wird, wodurch die Fahrgeschwindigkeit bei der gegebenen Drehzahl des Antriebsmaschine verringert wird.
Die Betätigung von zwei Pedalen, nämlich einem Gaspedal und einem Inchpedal führt jedoch zu einer aufwändigen Bedienung durch eine Bedienperson. Insbesondere erfordert es hohes Geschick einen Fahrantrieb mit einer automotiven Steuerung feinfühlig zu betätigen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Pumpe zur Verfügung zu stellen, die mit verbesserten Steuerungseigenschaften versehen ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Umschalteinrichtung vorgesehen ist, mittels der die Pumpe zwischen einer drehzahlabhängigen Fördermengensteuerung durch den drehzahlabhängigen Steuerdruck und einer volumenstromabhängigen Fördermengensteuerung umschaltbar ist, in der die Stelleinrichtung der Pumpe in Abhängigkeit der Betätigung eines Betätigungsorgans ansteuerbar ist. Erfindungsgemäß ist somit mit der Umschalteinrichtung die Pumpe zwischen einer drehzahlabhängigen Fördermengensteuerung und einer volumenstromabhängigen Fördermengensteuerung und somit zwischen zwei Betriebsarten mit unterschiedlichen Steuerungseigenschaften umschaltbar. Bei der volumenstromabhängigen Fördermengensteuerung ist die Fördermenge der Pumpe in Abhängigkeit von der Betätigung eines Betätigungsorgans gesteuert, wobei durch eine entsprechende Betätigung des Betätigungsorgans unabhängig von der Drehzahl der Antriebsmaschine eine bestimmte Fördermenge der Pumpe einstellbar ist. Hierdurch ist bei einem Fahrantrieb auf einfache Weise über das Betätigungsorgan unabhängig von der Drehzahl der Antriebsmaschine eine bestimmte Fahrgeschwindigkeit einstellbar, wobei lediglich das Betätigungsorgan zu bedienen ist. Durch die zwei Betriebsarten und somit Steuerungseigenschaften der erfindungsgemäßen Pumpe kann somit mit einer einfachen Bedienung eine feinfühlige Steuerung eines Fahrantriebs erzielt werden.
Die Stelleinrichtung weist gemäß einer Ausgestaltungsform der Erfindung einen Nehmerkolben auf, der mit einem Stellventil in Wirkverbindung steht, das einen einen Stellkolben, der mit einer Fördervolumenstelleinrichtung, insbesondere einer Schrägscheibe, in Wirkverbindung steht, beaufschlagenden Stelldruck erzeugt, wobei mittels der Umschalteinrichtung die Beaufschlagung des Nehmerkolbens zwischen einer Beaufschlagung mit einem drehzahlabhängigen Steuerdruck und einer Beaufschlagung mit einem in Abhängigkeit von der Betätigung des Betätigungsorgans erzeugten Steuerdruck umschaltbar ist. Durch eine entsprechende Beaufschlagung des Nehmerkolbens mit einem entsprechenden Steuerdruck kann auf einfache Weise durch den drehzahlabhängigen Steuerdruck eine drehzahlabhängige Fördermengensteuerung der Pumpe und bei einer Umschaltung auf den von der Betätigung des Betätigungsorgans abhängigen Steuerdruck eine volumenstromabhängige Fördermengensteuerung erzielt werden.
Zur Erzeugung des drehzahlabhängigen Steuerdrucks ist zweckmäßigerweise eine in einer Förderleitung einer von der Arbeitsmaschine angetriebenen Konstantpumpe angeordnete Drosseleinrichtung vorgesehen, wobei stromauf der Drosseleinrichtung eine den drehzahlabhängigen Steuerdruck führende erste Steuerdruckleitung abzweigt.
Weiterhin sind zweckmäßigerweise elektrisch betätigte Auswahlventile vorgesehen, mittels denen die Beaufschlagung des Nehmerkolbens steuerbar ist. Mit derartigen Auswahlventilen kann bei einer im geschlossenen Kreislauf betriebenen Pumpe auf einfache Weise die Pumpe in beiden Förderrichtungen gesteuert werden.
Die Umschalteinrichtung kann hierbei als elektrische Lösung ausgebildet sein. Hierzu sind gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Auswahlventile als elektrisch betätigte Proportionalventile ausgebildet und mit der den drehzahlproportionalen Steuerdruck führenden ersten Steuerdruckleitung verbunden, wobei die Umschalteinrichtung einen Schalter aufweist, wobei in einer ersten Schaltstellung die Proportionalventile mit einem konstanten Ansteuerstrom und in einer zweiten Schaltstellung mit einem in Abhängigkeit von der Betätigung des Betätigungsorgans erzeugten Ansteuerstrom ansteuerbar sind. Bei einer Ansteuerung der Proportionalventile durch den konstanten Ansteuerstrom sind die Proportionalventile zwischen einer Sperrstellung und einer Öffnungsstellung beaufschlagbar, wobei bei in die Öffnungsstellung beaufschlagten Proportionalventilen der Nehmerkolben von dem drehzahlproportionalen Steuerdruck angesteuert ist. Hierdurch ist somit eine drehzahlabhängige Fördermengensteuerung der Pumpe erzielbar. Bei einer Ansteuerung der Proportionalventile durch einen von der Betätigung des Betätigungsorgans abhängigen Ansteuerstrom kann der den Nehmerkolben beaufschlagende Steuerdruck in Abhängigkeit von der Betätigung des Betätigungsorgans verändert werden, wodurch auf einfache Weise eine volumenstromabhängigen Fördermengensteuerung der Pumpe erzielbar ist.
Das Betätigungsorgan steht hierbei mit besonderem Vorteil mit einem Potentiometer in Wirkverbindung. Hierdurch kann durch die Betätigung des Betätigungsorgans auf einfache Weise ein Ansteuerstrom erzeugt werden, insbesondere bei einer zunehmenden Betätigung des Betätigungsorgans ein proportional zunehmender Ansteuerstrom erzeugt werden, der eine proportional zunehmende Fördermenge der Pumpe bewirkt.
Zudem ist es möglich, die Umschalteinrichtung als hydraulische Lösung auszubilden. Hierbei sind gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Auswahlventile als elektrisch betätigte Schaltventile ausgebildet, wobei die Umschalteinrichtung ein Schaltventil aufweist, das die Auswahlventile in einer ersten Schaltstellung mit der den drehzahlabhängigen Steuerdruck führenden ersten Steuerdruckleitung und in einer zweiten Schaltstellung mit einer den in Abhängigkeit von der Betätigung des Betätigungsorgans erzeugten Steuerdruck führenden zweiten Steuerdruckleitung verbindet. Mit einem derartigen Schaltventil kann ebenfalls auf einfache Weise in der ersten Schaltstellung durch den an den Schaltventilen anstehenden drehzahlproportionalen Steuerdruck eine drehzahlabhängige Fördermengensteuerung der Pumpe und in der zweiten Schaltstellung durch den an den Schaltventilen anstehenden und mittels des von der Betätigung des Betätigungsorgans abhängigen Steuerdrucks eine volumenstromabhängigen Fördermengensteuerung erzielt werden.
Das Betätigungsorgan steht hierbei zweckmäßigerweise mit einem Druckregelventil in Wirkverbindung. Mit einem derartigen Druckregelventil kann auf einfache Weise ein von der Betätigung des Betätigungsorgans abhängiger Steuerdruck erzeugt werden, insbesondere bei einer zunehmenden Betätigung des Betätigungsorgans ein proportional zunehmender Steuerdruck erzeugt werden, der eine proportional zunehmende Fördermenge der Pumpe bewirkt
Das Druckregelventil weist vorteilhafterweise einen ersten Eingang auf, der mit einer Speiseleitung, insbesondere der Förderleitung der Konstantpumpe stromab der Drosseleinrichtung, verbunden ist und einen zweiten Eingang auf, der mit dem Schaltventil verbunden ist, sowie einen Ausgang auf, an den die zweite Steuerdruckleitung angeschlossen ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung verbindet das Schaltventil in der ersten Schaltstellung den ersten Eingang des Druckregelventils mit dem zweiten Eingang, wobei die den drehzahlabhängigen Steuerdruck führende erste Steuerdruckleitung mit den Auswahlventilen verbunden ist. In der ersten Schaltstellung des Schaltventils steht somit der drehzahlabhängige und in der ersten Steuerdruckleitung anstehende Steuerdruck an den Auswahlventilen an. Das Druckregelventil ist in dieser Schaltstellung kurzgeschlossen, wodurch eine drehzahlabhängige Fördermengensteuerung der Pumpe auch bei einer Betätigung des Betätigungsorgans sichergestellt ist.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn das Schaltventil in der zweiten Schaltstellung die den drehzahlabhängigen Steuerdruck führende erste Steuerdruckleitung mit dem zweiten Eingang des Druckregelventils verbindet und die Verbindung des ersten Eingangs des Druckregelventils mit dem zweiten Eingang trennt, wobei die an den Ausgang des Druckregelventils angeschlossene zweite Steuerdruckleitung mit den Auswahlventilen verbunden ist. Das Druckregelventil ist somit eingangsseitig an die den drehzahlproportionalen Steuerdruck führende Steuerdruckleitung angeschlossen, wobei bei einer Betätigung des Druckregelventils dieser Steuerdruck variiert werden kann und an den Auswahlventilen ansteht. In der zweiten Schaltstellung des Schaltventils kann somit auf einfache Weise eine volumenstromabhängige Fördermengensteuerung erzielt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verbindet das Schaltventil in der ersten Schaltstellung die den drehzahlabhängigen Steuerdruck führende erste Steuerdruckleitung mit einem ersten Eingang einer Wechselventileinrichtung, die ausgangsseitig mittels einer Steuerdruckzweigleitung mit den Auswahlventilen in Verbindung steht, wobei ein zweiter Eingang der Wechselventileinrichtung mit der an den Ausgang des Druckregelventils angeschlossenen zweiten Steuerdruckleitung in Verbindung steht. Mit einer derartigen Wechselventileinrichtung kann auf einfache Weise erzielt werden, dass in der zu den Auswahlventilen geführten Steuerdruckzweigleitung in der ersten Schaltstellung des Schaltventils der drehzahlproportionale Steuerdruck und in der zweiten Schaltstellung des Schaltventils der von dem Druckregelventil erzeugte von der Betätigung des Betätigungsorgans abhängige Steuerdruck ansteht.
Zweckmäßigerweise ist Stelleinrichtung mit einer Grenzlastregelfunktion versehen. Mit einer derartigen Grenzlastregelfunktion kann bei einer Drehzahldrückung und somit einem Drehzahlabfall der Antriebsmaschine die Pumpe in Richtung einer Verringerung der Fördermenge beaufschlagt werden, wodurch eine Überlastung und ein Abwürgen der Antriebsmaschine verhindert werden kann.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn die Grenzlastregelfunktion von einem Grenzlastregelventil gebildet ist, das in der von dem Ausgang der Wechselventileinrichtung zu den Auswahlventilen geführten Steuerdruckzweigleitung angeordnet ist. Mit einer derartigen Anordnung des Grenzlastregelventils kann bei einer hydraulischen Lösung der Umschalteinrichtung erzielt werden, dass die Grenzlastregelfunktion nicht nur bei einer drehzahlabhängigen Fördermengensteuerung der Pumpe, sondern auch bei der volumenstromabhängigen Fördermengensteuerung der Pumpe wirksam ist.
Bei einer elektrischen Lösung der Umschalteinrichtung kann auf einfache Weise erzielt werden, dass die Grenzlastregelfunktion bei einer drehzahlabhängigen Fördermengensteuerung der Pumpe und der volumenstromabhängigen Fördermengensteuerung der Pumpe wirksam ist, wenn Grenzlastregelfunktion von einem Grenzlastregelventil gebildet ist, das in der ersten Steuerdruckleitung angeordnet ist.
Weiterhin ist zweckmäßigerweise die Stelleinrichtung mit einer Leistungsbegrenzungsfunktion versehen. Mit einer derartigen Leistungsbegrenzungsfunktion wird bei zunehmendem Förderdruck der Pumpe die Pumpe entgegen dem am Nehmerkolben anstehenden Steuerdruck in Richtung einer Verringerung der Fördermenge beaufschlagt.
Sofern die Leistungsbegrenzungsfunktion von förderdruckbeaufschlagten Zusatzkolben des Nehmerkolbens gebildet ist, kann eine Leistungsbegrenzungsfunktion sowohl bei der drehzahlabhängigen Fördermengensteuerung als auch der volumenstromabhängigen Fördermengensteuerung der erfindungsgemäßen Pumpe auf einfache Weise erzielt werden.
Das Betätigungsorgan ist mit besonderem Vorteil als Gaspedal oder Fahrpedal ausgebildet, das mit einer Drehzahlstelleinrichtung der Antriebsmaschine in Wirkverbindung steht. Mit dem Gaspedal oder Fahrpedal kann in der ersten Betriebsart mit einer drehzahlabhängigen Fördermengensteuerung der Pumpe auf einfache Weise die Drehzahl der Antriebsmaschine vorgegeben werden und in der zweiten Betriebsrat bei einer volumenstromabhängigen Fördermengensteuerung der die Fördermenge bestimmende Steuerdruck.
Die als Schaltventil bzw. als Schalter ausgebildete Umschalteinrichtung kann manuell, hydraulisch oder pneumatisch erfolgen. Zweckmäßigerweise ist die als Schaltventil oder Schalter ausgebildete Umschalteinrichtung elektrisch betätigbar, insbesondere mittels eines Schaltmagneten.
Die von dem Schalter oder dem Schaltventil gebildete Umschalteinrichtung ist hierbei mittels einer Betriebsartenauswahleinrichtung betätigbar. Mit einer derartigen, beispielsweise als Tastschalter oder als Drehschalter ausgebildeten Betriebsartenauswahleinrichtung kann die Pumpe auf einfache Weise zwischen den beiden Betriebsarten umgeschalten werden.
Besondere Vorteile sind bei einem hydrostatischen Fahrantrieb für eine Arbeitsmaschine mit einer von einer Antriebsmaschine, insbesondere einem Verbrennungsmotor, angetriebenen, erfindungsgemäßen hydrostatischen Pumpe erzielbar. Mittels der Umschalteinrichtung ist hierbei auf einfache Weise bei einer drehzahlabhängigen Fördermengensteuerung ein automotives Fahrverhalten oder bei einer volumenstromabhängigen Fördermengensteuerung eine Geschwindigkeitssteuerung des Fahrantriebs erzielbar. Hierdurch kann der Fahrantrieb auf einfache Weise zwischen einem Fahrmodus mit einer Fahrgeschwindigkeitssteuerung, beispielsweise für Arbeitszyklen der Arbeitsmaschine, oder einem Fahrmodus mit einem automotiven Fahrverhalten, beispielsweise für Überlandfahrten, umgeschalten werden. Durch einfaches Umschalten zwischen diesen beiden Fahrmodi kann somit erzielt werden, dass im Fahrmodus mit einer Geschwindigkeitssteuerung von der Antriebsmaschine angetriebene Zusatzantriebe mit konstanter Drehzahl bei variabler Fahrgeschwindigkeit betrieben werden können. Zudem ist möglich, in dem Betriebsmodus mit einer Geschwindigkeitssteuerung einen Fahrbetrieb mit einer abgesenkten Drehzahl der Antriebsmaschine zu ermöglichen, wobei insbesondere bei einer als Verbrennungsmotor ausgebildeten Antriebsmaschine eine Kraftstoffeinsparung erzielt wird. Zudem ist kein Inchpedal erforderlich, wodurch die Bedienung des erfindungsgemäßen Fahrantriebs vereinfacht wird. Darüber hinaus werden auf einfache Weise in dem Fahrmodus mit einer Geschwindigkeitssteuerung eine Leistungsbegrenzung sowie eine Drückungsregelung erzielt.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigen
1 den Schaltplan einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Pumpe und
2 den Schaltplan einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Pumpe.
In der 1 ist der Schaltplan einer erfindungsgemäßen Pumpe 1 gezeigt, die in einem geschlossenen Kreislauf betrieben wird, beispielsweise einem Fahrantrieb einer mobilen Arbeitsmaschine.
Die Pumpe 1 wird von einem Antriebsmotor 2, beispielsweise einem Verbrennungsmotor, angetrieben und steht mittels einer ersten Förderleitung 2a und einer zweiten Förderleitung 2b, die den geschlossenen Kreislauf bilden, mit zumindest einem nicht mehr dargestellten hydraulischen Motor in Verbindung.
Die Pumpe 1 ist als Verstellpumpe mit einstellbarem Fördervolumen ausgebildet und weist eine Fördervolumenstelleinrichtung 3 auf, beispielsweise eine als Wiege ausgebildete Schrägscheibe, die mit einer als Stelleinrichtung 4 ausgebildeten Fördervolumenverstellung zur Fördermengeneinstellung in Wirkverbindung steht.
Die Stelleinrichtung 4 weist einen mit der Fördervolumenstelleinrichtung 3 in Wirkverbindung stehenden, federzentrierten Stellkolben 5 auf, der mit einem ersten Steuerdruckraum 5a und einen zweiten Steuerdruckraum 5b versehen ist. Anstelle eines Stellkolbens mit zwei entgegengesetzt wirkenden Steuerdruckräumen können ebenfalls zwei Stellkolben mit jeweils einem Steuerdruckraum vorgesehen werden.
Zur Steuerung der Beaufschlagung des Stellkolbens 5 mit einem Stelldruck ist ein lagegeregeltes, als Pilotventil ausgebildetes Stellventil 6 vorgesehen. Das Stellventil 6 weist einen Steuerdruckanschluss auf, der mit einer Speisedruckleitung 8 einer als Konstantpumpe 9 ausgebildeten Steuerdruckpumpe in Verbindung steht. Das Stellventil 6 weist weiterhin einen ersten Stelldruckanschluss auf, der mittels einer ersten Stelldruckleitung 10a mit dem ersten Steuerdruckraum 5a des Stellkolbens 5 verbunden ist. Ein zweiter Stelldruckanschluss des Stellventils 6 steht mittels einer zweiten Stelldruckleitung 10b mit dem zweiten Steuerdruckraum 5b des Stellkolbens 5 in Verbindung. Der Stellkolben 5 und somit die Fördervolumenstelleinrichtung 3 steht mittels eines mechanischen Gestänges 11 mit dem Stellventil 6 in Wirkverbindung.
Der Steuerschieber des Stellventils 6 steht zur Ansteuerung mittels des mechanischen Gestänges 11 mit einer als Nehmerkolben 13 ausgebildeten Vorsteuereinrichtung in Wirkverbindung. Der Nehmerkolben 13 ist weist einen von einem ersten mit Steuerdruck beaufschlagbaren ersten Steuerdruckraum 13a und einen zweiten mit Steuerdruck beaufschlagbaren zweiten Steuerdruckraum 13b auf. Hierzu ist an den Steuerdruckraum 13a eine Ansteuerleitung 14a und an den Steuerdruckraum 13b eine Ansteuerleitung 14b angeschlossen. In den Steuerdruckräumen 13a, 13b ist zur Federzentrierung des Nehmerkolbens 13 jeweils eine Feder angeordnet.
An dem Nehmerkolben 13 sind mit dem in den Förderleitungen 2a, 2b in Verbindung stehende Zusatzkolben 25a, 25b vorgesehen, mit denen eine Leistungsbegrenzungsfunktion erzielbar ist.
Zur Beaufschlagung des Nehmerkolbens 13 sind Auswahlventile 15a, 15b vorgesehen, die eingangsseitig mit einer Steuerdruckzweigleitung 16 in Verbindung stehen. Das Auswahlventil 15a steht hierbei ausgangseitig mit der den Steuerdruckraum 13a beaufschlagenden Ansteuerleitung 14a und das Auswahlventil 15a mit der den Steuerdruckraum 13b beaufschlagenden Ansteuerleitung 14b in Verbindung.
Die Auswahlventile 15a, 15b sind hierbei als elektrisch, insbesondere mittels eines Schaltmagneten, betätigbare Schaltventile ausgebildet, wobei im nicht angesteuerten Zustand die Steuerdruckräume 13a, 13b entlastet sind und bei einer Ansteuerung des entsprechenden Schaltmagneten mittels des entsprechenden als Schaltventil ausgebildeten Auswahlventils 15a bzw. 15b die Ansteuerleitung 14a bzw. 14b an die einen Steuerdruck führende Steuerdruckzweigleitung 16 angeschlossen ist.
Die Steuerdruckzweigleitung 16 ist hierbei unter Zwischenschaltung eines Grenzlastregelventils 17, mittels dem eine Grenzlastregelfunktion erzielbar ist, an den Ausgang einer Wechselventileinrichtung 20 angeschlossen.
Zur Beaufschlagung der Stelleinrichtung 4 mit einem drehzahlabhängigen Steuerdruck ist in einer Förderleitung 22 der von der Antriebsmaschine 2 angetriebenen Konstantpumpe 9 eine Drosseleinrichtung 21 angeordnet, wobei stromauf der Drosseleinrichtung 21 von der Förderleitung 22 eine erste Steuerdruckleitung 23 abzweigt, in der ein drehzahlabhängiger Steuerdruck ansteht.
Stromab der Drosseleinrichtung 21 ist die Förderleitung 22 an die Speisedruckleitung 8 angeschlossen.
Zur Einstellung der Drehzahl der Antriebsmaschine 2 ist ein Handgashebel 25 vorgesehen, der beispielsweise mittels eines Bowdenzugs 26 mit einem Drehzahlstellorgan 27 der Antriebmaschine 2 in Verbindung steht. Zudem ist ein als Gaspedal ausgebildetes Betätigungsorgan 28 vorgesehen, das mittels eines Bowdenzugs 29 mit dem Drehzahlstellorgan 27 verbunden ist.
Mittels des Betätigungsorgans 28 ist erfindungsgemäß ein von der Betätigung des Betätigungsorgans 28 abhängiger, variabler Steuerdruck zur Beaufschlagung der Stelleinrichtung 4 erzeugbar. Hierzu steht das Betätigungsorgan 28 mit einem Druckregelventil 30 in Wirkverbindung, das an einem ersten Eingang mittels einer Zweigleitung 31 mit der Speisedruckleitung 8 in Verbindung steht.
Der Ausgang des Druckregelventils 30 steht mit einer zweiten Steuerdruckleitung 32 in Verbindung, in der ein von der Betätigung des Betätigungsorgans 28 abhängiger variabler Steuerdruck erzeugbar ist. Die zweite Steuerdruckleitung 32 ist hierbei an einen zweiten Eingang der Wechselventileinrichtung 20 angeschlossen.
Erfindungsgemäß ist weiterhin eine Umschalteinrichtung 35 vorgesehen, die gemäß der 1 als Schaltventil 36 ausgebildet ist. Das Schaltventil 36 weist eine erste Schaltstellung 36a und eine zweite Schaltstellung 36b auf und ist beispielsweise elektrisch mittels eines Schaltmagneten betätigbar. In der dargestellten ersten Schaltstellung 36a verbindet das Schaltventil 36 die erste Steuerdruckleitung 23 mit einem ersten Eingang der Wechselventileinrichtung 20. In der ersten Schaltstellung 36a ist weiterhin ein an einen zweiten Eingang des Druckregelventils 30 angeschlossene Zweigleitung 37 mit der Speisedruckleitung 8 bzw. der ersten Zweigleitung 31 verbunden, wodurch der erste Eingang des Druckregelventils 30 mit dem zweiten Eingang verbunden ist und somit das Druckregelventil 30 kurzgeschlossen ist.
In der zweiten Schaltstellung 36b des Schaltventils 36 ist die an den zweiten Eingang des Druckregelventils 30 angeschlossene Zweigleitung 37 mit der ersten Steuerdruckleitung 23 verbunden. Weiterhin ist die Verbindung des ersten Eingangs des Druckregelventils 30 mit dem zweiten Eingang getrennt und die Speisedruckleitung 8 bzw. die Zweigleitung 31 über das in der zweiten Schaltstellung 36b befindliche Schaltventil 36 an den ersten Eingang der Wechselventileinrichtung 20 angeschlossen.
Aufgrund der Drosseleinrichtung 21 steht hierbei in der ersten Steuerdruckleitung 23 ein höherer Steuerdruck als in der Speiseleitung 8 an.
Bei in der ersten Schaltstellung 36a befindlichem Schaltventil 36 wird somit bei einer Betätigung des Betätigungsorgans 28 die Drehzahl der Antriebsmaschine verändert, wobei in der ersten Steuerdruckleitung 23 ein drehzahlabhängiger Steuerdruck erzeugt wird. Dieser drehzahlabhängige Steuerdruck steht über die Wechselventileinrichtung 20 in der Steuerdruckzweigleitung 16 an, wobei bei einer Ansteuerung der als Schaltventile ausgebildeten Auswahlventile 15a, 15b eine erste Betriebsart mit einer drehzahlabhängigen Fördermengensteuerung der Pumpe 3 und somit bei dem Fahrantrieb ein erster Fahrmodus mit einem automotiven Fahrverhalten erzielbar ist.
Die Betätigung des Druckregelventils 30 durch das Betätigungsorgan 28 ist hierbei aufgrund des kurzgeschlossenen Druckregelventils 30 für die Beaufschlagung der Stelleinrichtung 4 unbeachtlich, da bei einer Betätigung des Druckregelventils 30 maximal ein dem Speisedruck entsprechender Steuerdruck in der zweiten Steuerdruckleitung 32 erzeugbar ist. Mittels der Wechselventileinrichtung 20, an dem an dem ersten Eingang der höhere erste drehzahlabhängige Steuerdruck ansteht, wird jedoch sichergestellt, dass in der ersten Schaltstellung 36a des Schaltventils 36 die Steuerdruckzweigleitung 16 mit der ersten Steuerdruckleitung 23 verbunden ist.
Bei einer Betätigung des Schaltventils 36 in die zweite Schaltstellung 36b ist die erste Steuerdruckleitung 23 mit der Zweigleitung 37 verbunden, wodurch bei einer Betätigung des Betätigungsorgans 28 und somit des Druckregelventils 30 in der zweiten Steuerdruckleitung 32 ein Steuerdruck erzeugbar ist, der von der Betätigung des Betätigungsorgans 28 abhängt. Dieser in der zweiten Steuerduckleitung 32 anstehende Steuerdruck ist jeweils höher als der in der Speiseleitung 8 und somit der in der Zweigleitung 31 anstehende Speisedruck, der in der zweiten Schalstellung 36b des Schaltventils 36 am ersten Eingang der Wechselventileinrichtung 20 ansteht. Mittels der Wechselventileinrichtung 20 wird somit sichergestellt, dass in der zweiten Schaltstellung 36b des Schaltventils 36 die zweite Steuerdruckleitung 32 mit der Zweigleitung 16 verbunden ist, so dass bei einer Ansteuerung der Auswahlventile 15a, 15b durch den in Abhängigkeit von der Betätigung des Betätigungsorgans 28 erzeugten Steuerdrucks eine zweite Betriebsart mit einer volumenstromabhängigen Fördermengensteuerung der Pumpe 3 erzielbar ist und somit der Fahrantrieb einen zweiten Fahrmodus mit einer Geschwindigkeitssteuerung aufweist Mittels der als Schaltventil 36 ausgebildeten Umschalteinrichtung 35 und dem Druckregelventil 30 ist somit die Pumpe 3 zwischen einer drehzahlabhängigen Fördermengensteuerung, bei der der Nehmerkolben 13 mittels der ersten Steuerdruckleitung 23 mit einem drehzahlabhängigen Steuerdruck beaufschlagt ist und einer volumenstromabhängigen Fördermengensteuerung umschaltbar, bei der der Nehmerkolben 13 mittels der zweiten Steuerdruckleitung 32 mit einem von der Betätigung des Betätigungsorgans 28 abhängigen Steuerdruck beaufschlagbar ist.
Das Schaltventil 36 der Umschalteinrichtung 35 kann hierbei mittels einer nicht mehr dargestellten Betriebsartenauswahleinrichtung, beispielsweise einem Tastschalter oder eine Drehschalter, betätigt werden, so dass von einer Bedienperson auf einfache Weise zwischen den beiden Betriebsarten bzw. Fahrmodi gewechselt werden kann.
Anstelle der in der 1 dargestellten hydraulischen Lösung der Umschalteinrichtung 25 ist in der 2 eine elektrische Lösung der Umschalteinrichtung 35 vorgesehen.
Der Aufbau der Stelleinrichtung 4 der 2 entspricht hierbei im Wesentlichen der 1.
Die Auswahlventile 15a, 15b sind hierbei als in Zwischenstellungen drosselnde Proportionalventile, beispielsweise Druckminderventile ausgebildet, die mittels jeweils eines Proportionalmagneten betätigbar sind. Die Umschalteinrichtung 35 weist hierbei einen beispielsweise als Relais ausgebildeten Schalter 46 auf, der in einer ersten Schaltstellung bei einer Ansteuerung die Proportionalmagnete der Auswahlventile 15a, 15b mit einer einen konstanten Ansteuerstrom führenden ersten Steuerleitung 46a verbindet. In einer zweiten Schaltstellung des Schalters 46 sind bei einer Ansteuerung die Proportionalmagnete der Auswahlventile 15a, 15b mit einer zweiten Steuerleitung 46b verbunden, in der mittels eines an dem Betätigungsorgans 28 in Wirkverbindung stehenden Potentiometers 47 ein von der Betätigung des Betätigungsorgans 28 abhängiger proportionaler Ansteuerstrom ansteht.
Die Auswahlventile 15a, 15b stehen hierbei eingangsseitig direkt mit der den drehzahlabhängigen Steuerdruck führenden ersten Steuerdruckleitung 23 in Verbindung, in der das Grenzlastregelventil 17 angeordnet ist.
In der ersten Schaltstellung der als Schalter 46 ausgebildeten Umschalteinrichtung 35 sind somit die Proportionalmagnete der Auswahlventile 15a, 15b mit einem konstanten in der Steuerleitung 46a anstehenden Ansteuerstrom ansteuerbar, wobei die Auswahlventile 15a, 15b lediglich zwischen einer Sperrstellung und einer Öffnungsstellung schaltbar sind, so das bei einer Ansteuerung eines Auswahlventils 15a bzw. 15b der in der ersten Steuerdruckleitung 23 anstehende drehzahlproportionale Steuerdruck den Nehmerkolben 13 beaufschlagt. In der ersten Schaltstellung des Schalters 46 ist somit eine erste Betriebsart mit einer drehzahlproportionalen Fördermengensteuerung der Pumpe 3 und somit bei dem Fahrantrieb ein erster Fahrmodus mit einem automotiven Fahrverhalten erzielbar.
In der zweiten Schaltstellung des Schalters 46 sind die Proportionalmagnete der Auswahlventile 15a, 15b mit einem von dem Potentiometer 47 in Abhängigkeit von Betätigung des Betätigungsorgans 28 erzeugten und in der Steuerleitung 46b anstehenden Ansteuerstrom, der proportional zur Betätigung des Betätigungsorgans 28 ist, ansteuerbar. Die Auswahlventile 15a, 15b weisen somit die Funktion von Proportionalventilen auf, so dass bei der Ansteuerung eines Auswahlventils 15a bzw. 15b der Nehmerkolben 13 mit einem in Abhängigkeit von der Betätigung des Betätigungsorgans 28 erzeugten Steuerdruck beaufschlagbar ist. Hierdurch ist eine zweite Betriebsart mit einer volumenstromabhängigen Fördermengensteuerung der Pumpe 3 erzielbar, wobei der Fahrantrieb einen zweiten Fahrmodus mit einer Geschwindigkeitssteuerung aufweist.
Der Schalter 36 kann hierbei ebenfalls mittels einer nicht mehr dargestellten Betriebsartenauswahleinrichtung, beispielsweise einem Tastschalter oder eine Drehschalter, betätigt werden, so dass von einer Bedienperson auf einfache Weise zwischen den beiden Betriebsmodi der Pumpensteuerung und somit Fahrmodi des Fahrantriebs gewechselt werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 2823559 A1 [0004]

Claims

Hydrostatische Pumpe mit veränderbarem Fördervolumen, die im geschlossenen Kreislauf betreibbar ist und von einer Antriebsmaschine, insbesondere einem Verbrennungsmotor, angetrieben ist, wobei zur Steuerung der Fördermenge der Pumpe eine Stelleinrichtung vorgesehen ist, die in Abhängigkeit eines von der Drehzahl der Antriebsmaschine drehzahlabhängigen Steuerdrucks ansteuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umschalteinrichtung (35) vorgesehen ist, mittels der die Pumpe (1) zwischen einer drehzahlabhängigen Fördermengensteuerung durch den drehzahlabhängigen Steuerdruck und einer volumenstromabhängigen Fördermengensteuerung umschaltbar ist, in der die Stelleinrichtung (4) der Pumpe (1) in Abhängigkeit der Betätigung eines Betätigungsorgans (28) ansteuerbar ist.
Hydrostatische Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (4) einen Nehmerkolben (13) aufweist, der mit einem Stellventil (6) in Wirkverbindung steht, das einen einen Stellkolben (5), der mit einer Fördervolumenstelleinrichtung (3), insbesondere einer Schrägscheibe, in Wirkverbindung steht, beaufschlagenden Stelldruck erzeugt, wobei mittels der Umschalteinrichtung (35) die Beaufschlagung des Nehmerkolbens (13) zwischen einer Beaufschlagung mit einem drehzahlabhängigen Steuerdruck und einer Beaufschlagung mit einem in Abhängigkeit von der Betätigung des Betätigungsorgans (28) erzeugten Steuerdruck umschaltbar ist.
Hydrostatische Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des drehzahlabhängigen Steuerdrucks eine in einer Förderleitung (22) einer von der Arbeitsmaschine (2) angetriebenen Konstantpumpe (9) angeordnete Drosseleinrichtung (21) vorgesehen ist, wobei stromauf der Drosseleinrichtung (21) eine den drehzahlabhängigen Steuerdruck führende erste Steuerdruckleitung (23) abzweigt.
Hydrostatische Pumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass elektrisch betätigte Auswahlventile (15a; 15b) vorgesehen sind, mittels denen die Beaufschlagung des Nehmerkolbens (13) steuerbar ist.
Hydrostatische Pumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahlventile (15a; 15b) als elektrisch betätigte Proportionalventile ausgebildet sind und mit der den drehzahlproportionalen Steuerdruck führenden ersten Steuerdruckleitung (23) verbunden sind, wobei die Umschalteinrichtung (35) einen Schalter (46) aufweist, wobei in einer ersten Schaltstellung die Proportionalventile mit einem konstanten Ansteuerstrom und in einer zweiten Schaltstellung mit einem in Abhängigkeit von der Betätigung des Betätigungsorgans (28) erzeugten Ansteuerstrom ansteuerbar sind.
Hydrostatische Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsorgan (28) mit einem Potentiometer (47) in Wirkverbindung steht.
Hydrostatische Pumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahlventile (15a; 15b) als elektrisch betätigte Schaltventile ausgebildet sind, wobei die Umschalteinrichtung (35) ein Schaltventil (36) aufweist, das die Auswahlventile (15a; 15b) in einer ersten Schaltstellung (36a) mit der den drehzahlabhängigen Steuerdruck führenden ersten Steuerdruckleitung (23) und in einer zweiten Schaltstellung (36b) mit einer den in Abhängigkeit von der Betätigung des Betätigungsorgans (28) erzeugten Steuerdruck führenden zweiten Steuerdruckleitung (32) verbindet.
Hydrostatische Pumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsorgan (28) mit einem Druckregelventil (30) in Wirkverbindung steht.
Hydrostatische Pumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckregelventil (30) einen ersten Eingang aufweist, der mit einer Speiseleitung (8), insbesondere der Förderleitung (22) der Konstantpumpe (9) stromab der Drosseleinrichtung (21), verbunden ist und einen zweiten Eingang aufweist, der mit dem Schaltventil (36) verbunden ist, sowie einen Ausgang aufweist, an den die zweite Steuerdruckleitung (32) angeschlossen ist.
Hydrostatische Pumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (36) in der ersten Schaltstellung (36a) den ersten Eingang des Druckregelventils (30) mit dem zweiten Eingang verbindet, wobei die den drehzahlabhängigen Steuerdruck führende erste Steuerdruckleitung (23) mit den Auswahlventilen (15a; 15b) verbunden ist.
Hydrostatische Pumpe nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (36) in der zweiten Schaltstellung (36b) die den drehzahlabhängigen Steuerdruck führende erste Steuerdruckleitung (23) mit dem zweiten Eingang des Druckregelventils (30) verbindet und die Verbindung des ersten Eingangs des Druckregelventils (30) mit dem zweiten Eingang trennt, wobei die an den Ausgang des Druckregelventils (30) angeschlossene zweite Steuerdruckleitung (32) mit den Auswahlventilen (15a; 15b) verbunden ist.
Hydrostatische Pumpe nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (36) in der ersten Schaltstellung (36a) die den drehzahlabhängigen Steuerdruck führende erste Steuerdruckleitung (23) mit einem ersten Eingang einer Wechselventileinrichtung (20) verbindet, die ausgangsseitig mittels einer Steuerdruckzweigleitung (16) mit den Auswahlventilen (15a; 15b) in Verbindung steht, wobei ein zweiter Eingang der Wechselventileinrichtung (20) mit der an den Ausgang des Druckregelventils (30) angeschlossenen zweiten Steuerdruckleitung (32) in Verbindung steht.
Hydrostatische Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (4) mit einer Grenzlastregelfunktion versehen ist.
Hydrostatische Pumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzlastregelfunktion von einem Grenzlastregelventil (17) gebildet ist, das in der von dem Ausgang der Wechselventileinrichtung (20) zu den Auswahlventilen (15a; 15b) geführten Steuerdruckzweigleitung (16) angeordnet ist.
Hydrostatische Pumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzlastregelfunktion von einem Grenzlastregelventil (17) gebildet ist, das in der ersten Steuerdruckleitung (23) angeordnet ist.
Hydrostatische Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (4) mit einer Leistungsbegrenzungsfunktion versehen ist.
Hydrostatische Pumpe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsbegrenzungsfunktion von förderdruckbeaufschlagten Zusatzkolben (25a, 25b) des Nehmerkolbens (13) gebildet sind.
Hydrostatische Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsorgan (28) als Gaspedal oder Fahrpedal ausgebildet ist, das mit einer Drehzahlstelleinrichtung (27) der Antriebsmaschine (2) in Wirkverbindung steht.
Hydrostatische Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschalteinrichtung (35) elektrisch betätigbar ist, insbesondere mittels eines Schaltmagneten.
Hydrostatische Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschalteinrichtung (35) mittels einer Betriebsartenauswahleinrichtung betätigbar ist.
Hydrostatischer Fahrantrieb für eine Arbeitsmaschine mit einer von einer Antriebsmaschine (2), insbesondere einem Verbrennungsmotor, angetriebenen hydrostatischen Pumpe (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche.