DE102010009975A1 - Hydrostatic drive for use in safety-related functions, comprises closed hydraulic circuit, in which axial-piston motor and axial-piston pump with stroke volume adjusting unit are arranged - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen hydrostatischen Antrieb mit geschlossenem Hydraulikkreis gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1.The invention relates to a hydrostatic drive with a closed hydraulic circuit according to the features of claim 1.
Hydrostatische Antriebe mit geschlossenem Hydraulikkreis sind vielfach aus dem Stand der Technik bekannt. In einem geschlossenen Hydraulikkreis sind eine Hydraulikpumpe und zumindest ein Hydraulikmotor angeordnet. Häufig werden Axialkolbenpumpen mit verstellbarem Hubvolumen und zwei Förderrichtungen verwendet. Zur Verstellung des Hubvolumens werden vorwiegend elektrische Hubvolumen-Verstelleinrichtungen verwendet. Diese Verstelleinrichtung weist einen Regelkolben, welcher als Schiebeventil mit Steuerkanten ausgeführt ist, zur Steuerung eines Öldrucks auf, über welchen ein Servokolben verstellbar ist. Der Servokolben ist beispielsweise mit einer Schrägscheibe oder einem verschwenkbaren Joch verbunden, über welche das Hubvolumen der Axialkolbenmaschine verstellbar ist. Der Regelkolben wird dabei beidseitig mit der Kraft von Proportionalmagneten sowie von Schraubenfedern beaufschlagt. Die Hubvolumen-Verstelleinrichtung ist dabei derart symmetrisch aufgebaut, dass der Regelkolben bei Ausfall der Proportionalmagnete über die Federkräfte in seine Neutralposition zurückgeführt wird. Zudem wird über eine Rückführeinrichtung das Fördervolumen der Axialkolbenmaschine auf Null reduziert. Solche hydrostatischen Antriebe werden beispielsweise in Fahrzeugen, insbesondere in mobilen Arbeitsmaschinen, als Fahrantrieb oder zum Antrieb von Nebenaggregaten oder Zusatzfunktionen eingesetzt.Hydrostatic drives with closed hydraulic circuit are widely known from the prior art. In a closed hydraulic circuit, a hydraulic pump and at least one hydraulic motor are arranged. Frequently axial piston pumps are used with adjustable displacement and two flow directions. To adjust the stroke volume mainly electrical displacement adjustment devices are used. This adjusting device has a control piston, which is designed as a sliding valve with control edges, for controlling an oil pressure, via which a servo piston is adjustable. The servo piston is connected, for example, with a swash plate or a pivotable yoke, via which the stroke volume of the axial piston machine is adjustable. The control piston is acted upon on both sides with the force of proportional solenoids and coil springs. The stroke volume adjustment is constructed so symmetrical that the control piston is returned in case of failure of the proportional solenoid via the spring forces in its neutral position. In addition, the delivery volume of the axial piston machine is reduced to zero via a return device. Such hydrostatic drives are used, for example, in vehicles, especially in mobile machines, as a drive or to drive ancillaries or additional functions.
Für besondere Anwendungen, insbesondere bei sicherheitsrelevanten Funktionen, ist es jedoch häufig notwendig, dass das Fördervolumen nicht auf Null reduziert wird, sondern bei Ausfall der Hubvolumen-Verstelleinrichtung weiterhin konstant bleibt oder auf einen bestimmten Wert, insbesondere einen Maximalwert, verstellt wird. Bei Verwendung einer oben beschriebenen Hubvolumen-Verstelleinrichtung muss bei einer solchen Anwendung die Funktion der Hubvolumen-Verstelleinrichtung kontinuierlich überwacht werden, und bei Ausfall der Hubvolumen-Verstelleinrichtung muss der hydrostatische Antrieb oder die gesamte Maschine sofort abgeschaltet werden.For special applications, especially in safety-related functions, however, it is often necessary that the delivery volume is not reduced to zero, but in case of failure of the displacement adjusting device remains constant or to a certain value, in particular a maximum value is adjusted. When using a stroke volume adjustment described above, the function of the stroke volume adjustment must be continuously monitored in such an application, and in case of failure of the stroke volume adjustment of the hydrostatic drive or the entire machine must be turned off immediately.
Demzufolge stellt sich der hier vorliegenden Erfindung die Aufgabe, einen hydrostatischen Antrieb bereitzustellen, welcher die Nachteile aus dem Stand der Technik beseitigt.Accordingly, the present invention has the object to provide a hydrostatic drive, which eliminates the disadvantages of the prior art.
Die Aufgabe wird durch einen hydrostatischen Antrieb mit geschlossenem Hydraulikkreis gemäß Anspruch 1 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.The object is achieved by a hydrostatic drive with closed hydraulic circuit according to claim 1. Expedient developments can be found in the dependent claims.
In einem erfindungsgemäßen hydrostatischen Antrieb sind in einem geschlossenen Hydraulikkreis eine Axialkolbenpumpe und zumindest ein Axialkolbenmotor angeordnet. Die Axialkolbenpumpe ist als Verstellpumpe ausgeführt, beispielsweise in Form einer Schrägscheiben- oder Schrägachsenpumpe. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, Radialkolbenpumpen zu verwenden. Der zumindest eine Motor ist als Konstant- oder Verstellmotor ausführbar. Weiter vorzugsweise ist der Motor als Konstantmotor mit zwei Drehrichtungen ausgeführt.In a hydrostatic drive according to the invention, an axial piston pump and at least one axial piston motor are arranged in a closed hydraulic circuit. The axial piston pump is designed as a variable displacement pump, for example in the form of a swash plate or inclined axis pump. However, it is also possible to use radial piston pumps. The at least one motor can be executed as a constant or variable motor. Further preferably, the motor is designed as a constant motor with two directions of rotation.
Die Axialkolbenpumpe weist eine Hubvolumen-Verstelleinrichtung auf. Die Hubvolumen-Verstelleinrichtung beinhaltet einen Regelkolben mit Steuerkanten, über welche durch Verschiebung des Regelkolbens Leitungen zu einem Servokolben verschlossen oder freigegeben werden. Der Servokolben ist Teil einer Servoverstelleinrichtung, welche über eine Verschwenkvorrichtung das Hubvolumen der Axialkolbenpumpe verstellt. Als Verschwenkvorrichtung wird je nach Bauart der Axialkolbenmaschine eine Schrägscheibe oder ein verschwenkbares Joch angesehen. Das Hubvolumen der Axialkolbenpumpe ist dabei von einer Minimalstellung der Verschwenkvorrichtung über eine Neutralstellung in deren Maximalstellung veränderbar. Bei symmetrisch aufgebauten Pumpen ist das Hubvolumen sowohl in der Minimalstellung als auch in der Maximalstellung der Verschwenkvorrichtung gleichermaßen maximal. Zwischen der Neutralstellung und der Maximalstellung wird das Medium im hydrostatischen Kreis in Arbeitsrichtung und zwischen der Neutralstellung und der Minimalstellung entgegen der Arbeitsrichtung in reversierter Richtung gefördert.The axial piston pump has a displacement adjusting device. The stroke volume adjusting device includes a control piston with control edges, which are closed or released by displacement of the control piston lines to a servo piston. The servo piston is part of a Servoverstelleinrichtung, which adjusts the stroke volume of the axial piston pump via a pivoting device. As a pivoting device, depending on the design of the axial piston machine, a swash plate or a pivotable yoke is considered. The stroke volume of the axial piston pump is variable from a minimum position of the pivoting device via a neutral position in its maximum position. In symmetrically constructed pumps, the stroke volume is equally maximum both in the minimum position and in the maximum position of the pivoting device. Between the neutral position and the maximum position, the medium in the hydrostatic circuit in the working direction and between the neutral position and the minimum position opposite to the working direction in the reversed direction promoted.
Der Regelkolben ist von einer Neutralstellung längs einer Bewegungsrichtung in beide Richtungen verschiebbar. In seiner Neutralstellung wird der Regelkolben und somit das Hubvolumen der Axialkolbenpumpe nicht verstellt. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Leitungen zu einer ersten und einer zweiten Seite des Regelkolbens verschlossen werden. Ferner können beide Seiten des Servokolbens über den Regelkolben kurzgeschlossen werden, sodass ein Druckausgleich zwischen den beiden Seiten stattfindet und sich auf beiden Seiten des Servokolbens der gleiche Druck einstellt, oder beide Seiten werden mit dem gleichen Druck beaufschlagt. Somit verbleibt der Servokolben erst dann in seiner Stellung, wenn sich auf beiden Seiten des Servokolbens der gleiche Druck eingestellt hat bzw. sich die Kräfte auf den Servokolben im Gleichgewicht befinden. In einer aus der Neutralstellung ausgelenkten Stellung des Regelkolbens wird eine der beiden Seiten des Servokolbens derart mit Druckflüssigkeit beaufschlagt, dass sich der Servolkolben längs seiner Bewegungsrichtung hin zu einer Seite bewegt und sich somit das Hubvolumen der Axialkolbenpumpe verändert.The control piston is displaceable from a neutral position along a direction of movement in both directions. In its neutral position, the control piston and thus the stroke volume of the axial piston pump is not adjusted. This can be done, for example, that the lines are closed to a first and a second side of the control piston. Furthermore, both sides of the servo piston can be short-circuited via the control piston, so that a pressure equalization takes place between the two sides and sets on both sides of the servo piston the same pressure, or both sides are subjected to the same pressure. Thus, the servo piston only remains in its position when the same pressure has been set on both sides of the servo piston or the forces on the servo piston are in equilibrium. In a deflected from the neutral position position of the control piston one of the two sides of the servo piston is acted upon with hydraulic fluid such that the servo piston moves along its direction of movement to one side and thus changes the stroke volume of the axial piston pump.
Der Regelkolben ist auf einer ersten Seite mit einem elastischen Vorspannelement vorgespannt. Über eine Regelkolbenverstelleinrichtung wird eine Kraft auf den Regelkolben ausgeübt. Diese Kraft wirkt der Kraft des elastischen Vorspannelements entgegen und kann über die Regelkolbenverstelleinrichtung variiert bzw. eingestellt werden. Somit ist die Position des Regelkolbens über die Kraft der Regelkolbenverstelleinrichtung veränderbar. Die Regelkolbenverstelleinrichtung ist vorzugsweise auf einer zweiten Seite des Regelkolbens angeordnet. Wird durch die Regelkolbenverstelleinrichtung keine Kraft auf den Regelkolben ausgeübt, so wirkt allein die Kraft des elastischen Vorspannelements auf den Regelkolben. Dies geschieht beispielsweise bei Ausfall der Regelkolbenverstelleinrichtung. Ein Ausfall der Regelkolbenverstelleinrichtung kann beispielsweise durch ein fehlendes Eingangssignal, je nach Art der Hubvolumen-Verstelleinrichtung beispielsweise infolge eines defekten Elektrokabels, einer Leckage in einer Druckleitung oder eines Bruchs einer mechanischen Verbindung, hervorgerufen werden. Unter einem Ausfall ist auch ein Abschalten des hydrostatischen Antriebs, beispielsweise durch Abziehen eines Zündschlüssels, zu verstehen. In einem solchen Fall wird der Regelkolben in eine ausgelenkte Stellung in Richtung der Regelkolbenverstelleinrichtung verbracht. Diese ausgelenkte Stellung befindet sich je nach Auslegung des elastischen Elements bezüglich seiner Länge und seiner Kennlinie zwischen der Neutralstellung und einer maximal ausgelenkten Stellung bzw. in der maximal ausgelenkten Stellung des Regelkolbens selbst. In der maximal ausgelenkten Stellung schlägt der Regelkolben beispielsweise an einem Gehäuse an. The control piston is biased on a first side with a resilient biasing element. About a Regelkolbenverstelleinrichtung a force is exerted on the control piston. This force counteracts the force of the elastic biasing element and can be varied or adjusted via the Regelkolbenverstelleinrichtung. Thus, the position of the control piston via the force of the Regelkolbenverstelleinrichtung is changeable. The Regelkolbenverstelleinrichtung is preferably arranged on a second side of the control piston. If no force is exerted on the control piston by the regulating piston adjusting device, only the force of the elastic pretensioning element acts on the regulating piston. This happens, for example, in case of failure of Regelkolbenverstelleinrichtung. A failure of the Regelkolbenverstelleinrichtung can be caused for example by a lack of input signal, depending on the type of Hubvolumen-adjustment, for example due to a defective electrical cable, leakage in a pressure line or a breakage of a mechanical connection. A failure is also a shutdown of the hydrostatic drive, for example, by subtracting an ignition key to understand. In such a case, the control piston is moved to a deflected position in the direction of the Regelkolbenverstelleinrichtung. This deflected position is depending on the design of the elastic element with respect to its length and its characteristic between the neutral position and a maximum deflected position or in the maximum deflected position of the control piston itself. In the maximum deflected position of the control piston strikes, for example on a housing.
Vorzugsweise weist eine Pumpeneinheit, bestehend aus Axialkolbenpumpe und Verstelleinrichtung, eine mechanische Rückführeinrichtung auf. Die Rückführeinrichtung steht mit dem Regelkolben und der Verschwenkvorrichtung in Verbindung. Über die Rückführeinrichtung wird beispielsweise durch eine Schraubenfeder eine rückstellende Kraft auf den Regelkolben entsprechend der Auslenkung der Verschwenkvorrichtung sowie des Regelkolbens aus ihrer Neutralstellung ausgeübt. Dadurch wird bei Erreichen einer über die Servoverstelleinrichtung angeforderten Verschwenkung der Verschwenkvorrichtung, welche einem angeforderten Hubvolumens entspricht, der Regelkolben in seine Neutralposition zurückgeführt, sodass der Servokolben und damit die Verschwenkvorrichtung nicht weiter verstellt wird. Über das Verhältnis der rückführenden Kraft der Rückführeinrichtung und der Kraft des elastischen Vorspannelements lässt sich jede beliebige Verschwenkung zwischen der Minimal- und Maximalstellung der Verschwenkvorrichtung einstellen, welche bei Ausfall der Regelkolbenverstelleinrichtung eingestellt werden soll.Preferably, a pump unit, comprising axial piston pump and adjusting device, has a mechanical return device. The return device is in communication with the control piston and the pivoting device. About the feedback device, for example, by a coil spring a restoring force on the control piston according to the deflection of the pivoting device and the control piston exerted from its neutral position. As a result, upon reaching a requested over the Servoverstelleinrichtung pivoting the pivoting device, which corresponds to a requested stroke volume, the control piston is returned to its neutral position, so that the servo piston and thus the pivoting device is not adjusted. About the ratio of the returning force of the feedback device and the force of the elastic biasing element can be any pivot between the minimum and maximum position of the pivoting set, which should be set in case of failure of Regelkolbenverstelleinrichtung.
Weiter vorzugsweise weist die Pumpeneinheit eine hydraulische Rückführeinrichtung auf. Bei einer hydraulischen Rückführeinrichtung weist jede der beiden Leitungen zwischen dem Regelkolben und der ersten bzw. zweiten Seite des Servokolbens eine hydraulische Verbindung zu einem niedrigeren Druckniveau auf, welches beispielsweise in einem Tank herrscht. Zwischen den Leitungen und dem Tank ist zumindest eine Blende oder Düse angeordnet. Vorzugsweise ist eine kaskadenförmige Anordnung von zwei Blenden angeordnet. Der Druck, welcher nach der ersten Blende herrscht und somit proportional zum Druck in einer der Leitungen ist, beaufschlagt jeweils eine andere Seite des Regelkolbens.Further preferably, the pump unit has a hydraulic return device. In a hydraulic return device, each of the two lines between the control piston and the first and second side of the servo piston, a hydraulic connection to a lower pressure level, which prevails, for example, in a tank. At least one aperture or nozzle is arranged between the lines and the tank. Preferably, a cascade-shaped arrangement of two diaphragms is arranged. The pressure which prevails after the first diaphragm and is thus proportional to the pressure in one of the lines, acts on each other side of the control piston.
In einer alternativen Ausgestaltung ist die hydraulische Rückführeinrichtung nicht mit den Leitungen zwischen dem Regelkolben und dem Servokolben, sondern mit einer Hochdruck- und einer Niederdruckseite des geschlossenen Hydraulikkreises verbunden. Bei einer solchen Ausgestaltung wird der Schwenkwinkel bei konstanter Kraft durch die Regelkolbenverstelleinrichtung in Abhängigkeit vom herrschenden Hochdruck bzw. vom Verhältnis zwischen Hoch- und Tiefdruck im geschlossenen Hydraulikkreis verstellt. Somit ist der Schwenkwinkel der Verschwenkvorrichtung abhängig, vorzugsweise proportional abhängig, von den Druckverhältnissen im geschlossenen Hydraulikkreis. Eine solche Rückführeinrichtung ist bevorzugt bei Axialkolbenmotoren mit verbundenem Lüfter einsetzbar, da die Drehzahl des Lüfters und der dazu erforderliche Hochdruck in einem festen Verhältnis stehen. Somit ergibt sich eine Drehzahlregelung des Lüfters, bei welcher mit dem Proportionalmagneten die gewünschte Drehzahl vorgegeben wird. Das ist insbesondere bei nicht konstanten Drehzahlen des Pumpenantriebs von großem Vorteil, da die Lüfterdrehzahl solange konstant gehalten wird, solange dies durch Änderung des Hubvolumens der Pumpe kompensierbar ist. Hydraulische Rückführeinrichtungen sind ferner mit mechanischen Rückführeinrichtungen in einer einzigen Axialkolbeneinheit zur Regelung des Hubvolumens kombinierbar.In an alternative embodiment, the hydraulic return device is not connected to the lines between the control piston and the servo piston, but with a high pressure and a low pressure side of the closed hydraulic circuit. In such an embodiment, the pivot angle is adjusted at constant force by the Regelkolbenverstelleinrichtung depending on the prevailing high pressure or the ratio between high and low pressure in the closed hydraulic circuit. Thus, the pivot angle of the pivoting device is dependent, preferably proportionally dependent, on the pressure ratios in the closed hydraulic circuit. Such a return device is preferably used in axial piston motors with connected fan, since the speed of the fan and the required high pressure are in a fixed ratio. This results in a speed control of the fan, in which the desired speed is specified with the proportional solenoid. This is especially at non-constant speeds of the pump drive of great advantage, since the fan speed is kept constant as long as this is compensated by changing the stroke volume of the pump. Hydraulic return devices can also be combined with mechanical return devices in a single axial piston unit for controlling the stroke volume.
Vorzugsweise ist die Rückführeinrichtung derart ausgestaltet, dass beispielsweise die Verschwenkvorrichtung von der Neutralstellung zur Maximalstellung proportional verschwenkt wird, wohingegen die Verschwenkung von der Neutralstellung zur Minimalstellung schaltbar ist. Eine solche Rückführeinrichtung wird dadurch realisiert, dass der Regelkolben aus einer Auslenkungsrichtung durch die Rückführeinrichtung nicht vollständig in die Neutralstellung zurückgeführt wird.Preferably, the return device is configured such that, for example, the pivoting device is pivoted proportionally from the neutral position to the maximum position, whereas the pivoting of the neutral position to the minimum position is switchable. Such a return device is realized in that the control piston is not completely returned from the direction of deflection by the return means in the neutral position.
Das elastische Vorspannelement ist vorzugsweise derart ausgelegt, dass bei Ausfall der Regelkolbenverstelleinrichtung die Axialkolbenpumpe auf maximales Hubvolumen verstellt wird. Dazu wird der Regelkolben zumindest solange ausgelenkt, bis die Verschwenkvorrichtung eine maximale Stellung eingenommen hat. Je nach Anwendungsfall kann es sich dabei um maximales Hubvolumen in Arbeitsrichtung oder reversierter Richtung handeln. Vorzugsweise ist bei einer Verstelleinrichtung mit Rückführeinrichtung die Kraft des elastischen Elements stets größer als die von der Rückführeinrichtung auf den Regelkolben aufgebrachte Kraft, wodurch der Regelkolben bei Ausfall der Regelkolbenverstelleinrichtung ständig in einer ausgelenkten Stellung verbleibt. Somit wird gewährleistet, dass die Axialkolbenpumpe auf maximales Hubvolumen eingestellt bleibt und nicht ständig nachgeregelt werden muss, beispielsweise bei Druckverlust durch Leckage.The elastic biasing element is preferably designed such that in case of failure of the Regelkolbenverstelleinrichtung the axial piston pump is adjusted to maximum displacement. This is the Control piston at least as long deflected until the pivoting device has taken a maximum position. Depending on the application, this can be maximum stroke volume in the working direction or reversed direction. Preferably, in an adjusting device with a return device, the force of the elastic element is always greater than the force applied by the return device to the control piston force, whereby the control piston constantly remains in a deflected position in case of failure of Regelkolbenverstelleinrichtung. This ensures that the axial piston pump remains set to maximum displacement and does not have to be constantly readjusted, for example in the event of pressure loss due to leakage.
Weiter vorzugsweise ist die Kraft des elastischen Vorspannelements einstellbar. Eine solche Einstellbarkeit ist vorzugsweise bei der Erstinbetriebnahme oder bei Wartungsarbeiten an der Axialkolbenmaschine vorteilhaft. Durch die Anpassbarkeit der Kraftkennlinie des elastischen Vorspannelements ist ein optimaler Betrieb in Verbindung mit der Regelkolbenverstelleinrichtung gewährleistet. Das elastische Vorspannelement ist vorzugsweise als Feder ausgeführt. Dabei ist insbesondere zumindest eine Schraubenfeder als Druckfeder vorteilhaft. Eine Schraubenfeder ist einfach in der Herstellung und bietet hohe Standzeiten bei nahezu gleichbleibender Federkennlinie. Zudem ist die Kraft der Schraubenfeder in einfacher Art und Weise, beispielsweise durch Veränderung der Vorspannung oder durch Austausch der Feder, einstellbar. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Schraubenfeder als Zugfeder auszuführen oder andere Arten von elastischen Elementen wie beispielsweise Tellerfedern oder Elastomere einzusetzen.Further preferably, the force of the elastic biasing element is adjustable. Such adjustability is preferably advantageous during initial commissioning or during maintenance work on the axial piston machine. Due to the adaptability of the force characteristic of the elastic biasing element optimum operation is ensured in conjunction with the Regelkolbenverstelleinrichtung. The elastic biasing element is preferably designed as a spring. In particular, at least one helical spring is advantageous as a compression spring. A coil spring is simple to manufacture and offers a long service life with an almost constant spring characteristic. In addition, the force of the coil spring in a simple manner, for example by changing the bias or by replacing the spring, adjustable. However, it is also possible to perform the coil spring as a tension spring or to use other types of elastic elements such as disc springs or elastomers.
Die Regelkolbenverstelleinrichtung ist vorzugsweise elektromagnetisch ausgeführt. Bei einer elektromagnetischen Regelkolbenverstelleinrichtung wird über eine stromdurchflossene Spule eine magnetische Kraft auf den Regelkolben aufgebracht. Die Kraft ist dabei vorzugsweise proportional zum Strom. Die Kraft der elektromagnetischen Regelkolbenverstelleinrichtung wirkt zumindest entgegen der Kraft des elastischen Vorspannelements. Zur Beschleunigung einer Verschiebung des Regelkolbens hin zur zweiten Seite kann die Kraft der Regelkolbenverstelleinrichtung auch gleichgerichtet mit der Kraft der Schraubenfeder wirken. Eine solche Ausführung ist beispielsweise auch bei einer hydraulischen Regelkolbenverstelleinrichtung möglich. Anstatt der Verwendung einer einzigen elektromagnetischen Regelkolbenverstelleinrichtung besteht auch die Möglichkeit, an beiden Enden des Regelkolbens eine elektromagnetische Regelkolbenverstelleinrichtung vorzusehen, wobei die Kräfte auf den Regelkolben von beiden Regelkolbenverstelleinrichtungen in gleicher Richtung wirken. Dies kann beispielsweise durch eine Reihen- oder Parallelschaltung der beiden Spulen erfolgen. Eine solche Ausgestaltung kann beispielsweise hinsichtlich des Bauraums Vorteile aufweisen. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, eine hydraulische oder mechanische Regelkolben-Verstellung zu verwenden.The Regelkolbenverstelleinrichtung is preferably carried out electromagnetically. In an electromagnetic Regelkolbenverstelleinrichtung a magnetic force is applied to the control piston via a current-carrying coil. The force is preferably proportional to the current. The force of the electromagnetic Regelkolbenverstelleinrichtung acts at least against the force of the elastic biasing member. To accelerate a displacement of the control piston towards the second side, the force of the Regelkolbenverstelleinrichtung can also act rectified with the force of the coil spring. Such an embodiment is also possible, for example, in a hydraulic Regelkolbenverstelleinrichtung. Instead of using a single electromagnetic Regelkolbenverstelleinrichtung there is also the possibility to provide an electromagnetic Regelkolbenverstelleinrichtung at both ends of the control piston, the forces acting on the control piston of both Regelkolbenverstelleinrichtungen in the same direction. This can be done for example by a series or parallel connection of the two coils. Such a configuration may for example have advantages in terms of space. Alternatively, it is also possible to use a hydraulic or mechanical control piston adjustment.
Die Axialkolbenpumpe ist vorzugsweise in Schrägscheibenbauweise ausgebildet. Somit ist aufgrund der Verschwenkung der Schrägscheibe durch den Servokolben das Hubvolumen der einzelnen Hubkolben und somit das Fördervolumen der Axialkolbenpumpe verstellbar.The axial piston pump is preferably formed in a swash plate design. Thus, due to the pivoting of the swash plate by the servo piston, the stroke volume of the individual reciprocating piston and thus the delivery volume of the axial piston pump adjustable.
Vorzugsweise ist eine Abtriebswelle des Axialkolbenmotors mit einem Lüfter verbunden. Der Lüfter sitzt weiter vorzugsweise direkt auf der Abtriebswelle des Axialkolbenmotors. Alternativ ist der Lüfter auch beispielsweise über ein Getriebe mit dem Axialkolbenmotor verbindbar. Der Lüfter ist beispielsweise zur Kühlung eines Antriebsaggregats, insbesondere eines Verbrennungsmotors, der Hydraulikflüssigkeit oder sonstiger Bauteile in einer mobilen Arbeitsmaschine verwendbar. Vorzugsweise ist der Lüfterantrieb in mobilen Fahrzeugen derart verwendbar, dass über die Steuerung des Hubvolumens der Axialkolbenpumpe eine variable Lüfterdrehzahl bzw. Kühlleistung erzeugbar ist, über welche eine Temperatur eines Kühlmittels geregelt wird. Über die vorzugsweise elektromagnetische Regelkolbenverstelleinrichtung, welche proportional zu einem Eingangssignal verstellbar ist, ist zudem eine gute Steuerung oder Regelung der Lüfterdrehzahl und damit der Kühlleistung des Lüfters erreichbar.Preferably, an output shaft of the axial piston motor is connected to a fan. The fan is also preferably located directly on the output shaft of the axial piston motor. Alternatively, the fan is also connectable, for example via a transmission with the axial piston motor. The fan can be used for example for cooling a drive unit, in particular an internal combustion engine, hydraulic fluid or other components in a mobile machine. Preferably, the fan drive in mobile vehicles can be used in such a way that via the control of the stroke volume of the axial piston pump, a variable fan speed or cooling power can be generated via which a temperature of a coolant is regulated. On the preferably electromagnetic Regelkolbenverstelleinrichtung, which is adjustable in proportion to an input signal, also a good control or regulation of the fan speed and thus the cooling capacity of the fan is reached.
Vorzugsweise ist der hydrostatische Antrieb mit dem Lüfter derart ausgestaltet, dass bei Ausfall der Regelkolbenverstelleinrichtung der Lüfter auf maximale Kühlleistung verstellt wird. Dies wird dadurch erzielt, dass der Regelkolben aus der Neutralposition ausgelenkt und der Servokolben einseitig mit Druck beaufschlagt wird, sodass die Axialkolbenpumpe auf maximales Hubvolumen verstellt wird. Somit besteht bei Ausfall der Regelkolbenverstelleinrichtung keine Gefahr, dass beispielsweise das Kühlmittel des mobilen Fahrzeugs überhitzt und es deshalb zu einer Abschaltung oder einem Ausfall beispielsweise des Antriebsaggregats, des hydrostatischen Antriebs oder sonstiger Aggregate führt.Preferably, the hydrostatic drive with the fan is designed such that in case of failure of Regelkolbenverstelleinrichtung the fan is adjusted to maximum cooling capacity. This is achieved by deflecting the control piston from the neutral position and pressurizing the servo piston on one side, so that the axial piston pump is adjusted to the maximum displacement. Thus, in case of failure of the Regelkolbenverstelleinrichtung no danger that, for example, the coolant of the mobile vehicle overheats and therefore it leads to a shutdown or failure, for example, the drive unit, the hydrostatic drive or other aggregates.
Bei maximaler Ansteuerung der Regelkolbenverstelleinrichtung, beispielsweise durch Anlegen eines maximalen Stroms bei einer elektromagnetischen Regelkolbenverstelleinrichtung, wird der Lüfter auf eine maximale Ausblasleistung verstellt. In einem solchen Ausblasmodus ist der Lüfter ebenfalls vorzugsweise proportional zum Eingangssignal einstellbar, was zu einer guten Einstellbarkeit der Lüfterdrehzahl führt. Alternativ besteht für den Ausblasmodus auch die Möglichkeit, diesen beispielsweise schaltbar auszugestalten, sodass eine vordefinierte Lüfterdrehzahl, beispielsweise die maximale Lüfterdrehzahl, zur Verfügung steht. Dabei wird die Förderrichtung im Hydraulikkreis und damit die Drehrichtung des Axialkolbenmotors bzw. des Lüfters umgekehrt, wobei das Fördervolumen auf ein Maximum in reversierter Förderrichtung eingestellt wird. Ein solcher Ausblasmodus ist besonders dann vorteilhaft, wenn vor dem Lüfter Filter angeordnet sind, durch welche der Lüfter im Kühlmodus seine Luft anzieht. Im Ausblasmodus werden diese Filter von Verunreinigungen freigeblasen. Ein solcher Ausblasmodus wird in der Regel nur kurzzeitig verwendet.At maximum activation of the control piston adjusting device, for example by applying a maximum current in an electromagnetic Regelkolbenverstelleinrichtung, the fan is adjusted to a maximum blow-out. In such a blow-out mode, the fan is also preferably adjustable in proportion to the input signal, resulting in good adjustability of the fan speed. Alternatively, there is also the possibility for the blow-out mode, for example switchable, so that a predefined fan speed, for example, the maximum fan speed is available. In this case, the conveying direction in the hydraulic circuit and thus the direction of rotation of the axial piston motor or the fan is reversed, wherein the delivery volume is set to a maximum in reversed conveying direction. Such a blow-out mode is particularly advantageous if filters are arranged in front of the fan, through which the fan in cooling mode attracts its air. In blow-off mode, these filters are blown out of impurities. Such a blow-out mode is usually used only for a short time.
Der Servokolben zum Verstellen der Verschwenkvorrichtung der Axialkolbenpumpe ist vorzugsweise mit elastischen Elementen, beispielsweise mit Schraubenfedern, derart beaufschlagt, dass der Servokolben bei Nichtbeaufschlagung mit Servoflüssigkeit in seine Neutralstellung zurückgeführt wird. In dieser Neutralstellung befindet sich die Verschwenkvorrichtung ebenfalls in ihrer Neutralstellung, in welcher das Hubvolumen der Axialkolbenmaschine gleich Null ist. Dieses Zurückführen des Regelkolbens und damit der Verschwenkvorrichtung führt dazu, dass bei Abstellen des hydrostatischen Antriebs bzw. eines Fahrzeugs mit einem hydrostatischen Antrieb die Verschwenkvorrichtung in die Neutralstellung verbracht wird. Dies weist insbesondere dahingehend Vorteile auf, dass bei Wiederinbetriebnahme des hydrostatischen Antriebs das Antriebsaggregat der Axialkolbenpumpe gegen einen geringen Widerstand gestartet wird. Es kann zudem von Vorteil sein, die Regelkolbenverstelleinrichtung bei Wiederinbetriebnahme derart gegen die Kraft des elastischen Vorspannelements anzusteuern, dass die Verschwenkvorrichtung in ihrer Neutralstellung verbleibt.The servo piston for adjusting the pivoting device of the axial piston pump is preferably loaded with elastic elements, for example with coil springs, in such a way that the servo piston is returned to its neutral position when not exposed to servo fluid. In this neutral position, the pivoting device is also in its neutral position, in which the stroke volume of the axial piston machine is equal to zero. This return of the control piston and thus the pivoting means that when the hydrostatic drive or a vehicle with a hydrostatic drive, the pivoting device is moved to the neutral position. This has advantages in particular in that on re-commissioning of the hydrostatic drive, the drive unit of the axial piston pump is started against a low resistance. It may also be advantageous to control the Regelkolbenverstelleinrichtung when restarting against the force of the elastic biasing member such that the pivoting device remains in its neutral position.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Figuren. Dabei zeigt:Further features and advantages of the invention will become apparent from the following embodiments in conjunction with the figures. Showing:
In
Ferner ist in dem geschlossenen Hydraulikkreis
Das Hubvolumen der Axialkolbenpumpe
In einer Neutralstellung des Regelkolbens
Wird in der Neutralstellung des Regelkolbens
Wird die Kraft der Regelkolbenverstelleinrichtung
Der Servokolben
In einem Gehäuse der Axialkolbenpumpe
In
Ferner weist die zweite Ausführungsform, abweichend von der ersten Ausführungsform, eine mechanische Rückführeinrichtung
Bei Aufbringen einer maximalen Kraft durch die elektromagnetische Regelkolbenverstelleinrichtung
In
Durch die Vorspannung des Federelements
In den
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 22
- hydrostatischer Antriebhydrostatic drive
- 44
- geschlossener Hydraulikkreisclosed hydraulic circuit
- 66
- Axialkolbenmotoraxial piston motor
- 88th
- Axialkolbenpumpeaxial piston pump
- 1010
- Hubvolumen-VerstelleinrichtungDisplacement adjusting
- 1212
- Regelkolbencontrol piston
- 1414
- RegelkolbenverstelleinrichtungRule piston displacement device
- 1616
- Schraubenfedercoil spring
- 2020
- Leitungencables
- 3030
- ServoverstelleinrichtungServoverstelleinrichtung
- 3232
- Servokolbenservo piston
- 3434
- elastisches Elementelastic element
- 3636
- Schrägscheibeswash plate
- 4040
- RückführeinrichtungReturn means
- 4141
- Blendenkaskadedazzling cascade
- 4242
- Federhebelspring lever
- 4343
- Tanktank
- 4444
- zweiarmiger Zeigertwo-armed pointer
- 4646
- Federelementspring element
- 4848
- Anschlagattack
- 4949
- Spaltgap
- 5050
- LüfterFan
- 6060
- Speisepumpefeed pump
- 6262
- SpeisedruckbegrenzungsventilBoost pressure relief valve
- 6464
- NullhubregelventilNullhubregelventil
- 6666
- ÜberdruckbegrenzungsventilPressure Relief Valve
Claims (13)
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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ID=44502812
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-
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: FROHWITTER PATENT- UND RECHTSANWAELTE, DE |
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|
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Representative=s name: FROHWITTER PATENT- UND RECHTSANWAELTE, DE Effective date: 20140512 |
|
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