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Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Antriebssystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Aus der
EP 791 754 B1 ist ein hydraulisches Antriebssystem bekannt. Das hydraulische Antriebssystem hat eine erste und eine zweite Zulaufleitung und eine Rücklaufleitung. An die genannten Leitungen sind mehrere Aktuatoren angeschlossen, die über eine jeweils zugeordnete Ventilbaugruppe in Fluidaustauschverbindung mit den genannten Leitungen bringbar sind. Jede Zulaufleitung ist an eine jeweils zugeordnete Pumpe angeschlossen, wobei die Rücklaufleitung an den Tank angeschlossen ist.
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Ein Vorteil des erfindungsgemäßen hydraulischen Antriebssystems besteht darin, dass es besonders energieeffizient ist. Dies gilt insbesondere für einen Betriebszustand, in dem eine ziehende Last an einem der Aktuatoren angreift. Weiter können die verschiedenen Zulaufleitungen auf einfache Weise mit einem unterschiedlichen Druckniveau betrieben werden, so dass sich auch hierdurch die Energieeffizienz verbessert.
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Gemäß dem selbständigen Anspruch wird vorgeschlagen, dass eine Antriebsvorrichtung vorgesehen ist, welche mehrere Ausgangswellen aufweist, die jeweils mit einer zugeordneten ersten oder zweiten Pumpe in Drehantriebsverbindung stehen, wobei die Antriebsvorrichtung so eingerichtet ist, dass Energie zwischen den Ausgangswellen über die Antriebsvorrichtung austauschbar ist. In einem Betriebszustand, in dem eine der Pumpen motorisch arbeitet, kann somit die von dieser Pumpe bereitgestellte Energie über die Antriebsvorrichtung zur anderen Pumpe geleitet werden. Dies geschieht ohne nennenswerte Verluste in Form von Abwärme.
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Das hydraulische Antriebssystem wird vorzugsweise mit einem Druckfluid betrieben, bei dem es sich höchst vorzugsweise um eine Flüssigkeit, insbesondere um Hydrauliköl, handelt. Soweit im Rahmen der vorliegenden Anmeldung von einer Pumpe die Rede ist, soll hiermit zum Ausdruck kommen, dass zeitlich überwiegend ein Pumpbetrieb vorgesehen ist, wobei vorzugsweise ein motorischer Betrieb ebenfalls möglich ist.
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In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung angegeben.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Antriebsvorrichtung wenigstens einen Elektromotor umfasst, welcher jeweils an eine zugeordnete Drehzahlstellvorrichtung angeschlossen ist, so dass dessen Drehzahl verstellbar ist. Bei der
EP 791 754 B1 sind Pumpen mit verstellbarem Verdrängungsvolumen vorgesehen. Diese werden typischerweise mit einer konstanten Drehzahl betrieben, beispielsweise der Drehzahl, bei der der entsprechende Verbrennungsmotor einen optimalen Wirkungsgrad aufweist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird die vorgeschlagene Drehzahlverstellung genutzt, um das hydraulische Antriebssystem energieoptimal zu betreiben. Der wenigstens eine Elektromotor kann an ein elektrisches Versorgungsnetz angeschlossen sein. Das elektrische Versorgungsnetz kann an eine wiederaufladbare Batterie angeschlossen sein. Die Drehzahlstellvorrichtung kann beispielsweise als Frequenzumrichter ausgebildet sein.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Ausgangswellen Bestandteil eines mechanischen Verteilgetriebes sind, wobei das Verteilgetriebe so viele Drehfreiheitsgrade aufweist wie Ausgangswellen vorhanden sind. Über das Verteilgetriebe kann auf mechanische Weise Energie zwischen den Antriebswellen ausgetauscht werden. Dabei kann ein sehr hoher Wirkungsgrad erreicht werden, so dass die Energieverluste gering sind. Weiter kann auf die Druckregelung der wenigstens einen zweiten Zulaufleitung verzichtet werden. Der dortige Druck ist entsprechend dem Übersetzungsverhältnis des Verteilgetriebes an den Druck in der ersten Zulaufleitung gekoppelt. Bei dem Verteilgetriebe handelt es sich beispielsweise um ein Planetengetriebe. Dieses hat typischerweise zwei Drehfreiheitsgrade. Es können mehrere Planetengetriebe miteinander kombiniert werden, um mehr als zwei Drehfreiheitsgrade zu erreichen.
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Es kann vorgesehen sein, dass das Verteilgetriebe eine einzige Eingangswelle aufweist, welche in Drehantriebsverbindung mit einem zugeordneten ersten Elektromotor steht. Wegen des Verteilgetriebes ist neben dem ersten Elektromotor kein weiterer Elektromotor notwendig, um die wenigstens zwei Pumpen anzutreiben.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Ausgangswellen mit einem jeweils zugeordneten Elektromotor in Drehantriebsverbindung stehen, wobei die Elektromotoren an ein gemeinsames elektrisches Versorgungsnetz angeschlossen sind, wobei über das elektrische Versorgungsnetz Energie zwischen den Elektromotoren zumindest mittelbar austauschbar ist. Die Drehzahlen der verschiedenen Elektromotoren können damit unabhängig voneinander verstellt werden, so dass die Drücke in den verschiedenen Zulaufleitungen weitgehend unabhängig voneinander gewählt werden können. Das elektrische Versorgungsnetz kann an eine wiederaufladbare Batterie angeschlossen sein, wobei der genannte Energieaustausch mittelbar über die Batterie erfolgt.
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Es kann vorgesehen sein, dass die erste und die wenigstens eine zweite Pumpe zwischen der ersten Zulaufleitung und der Rücklaufleitung in Reihe geschaltet sind, wobei die wenigstens eine zweite Zulaufleitung jeweils zwischen zwei der genannten Pumpen angeschlossen ist. An den einzelnen Pumpen tritt damit nur ein geringes Druckgefälle auf, das kleiner als der höchste Druck in der ersten Zulaufleitung ist. Dementsprechend sind die Antriebsdrehmomente gering. Insbesondere in Verbindung mit einem Verteilgetriebe ergeben sich Drehmomentverhältnisse, welche sich mit einfachen Verteilgetrieben realisieren lassen.
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Es kann vorgesehen sein, dass die erste Pumpe ein konstantes oder ein verstellbares Verdrängungsvolumen aufweist, wobei die wenigstens eine zweite Pumpe ein konstantes Verdrängungsvolumen aufweist. Bei einem besonders kostengünstigen hydraulischen Antriebssystem haben alle Pumpen ein konstantes Verdrängungsvolumen, wobei sie beispielsweise als Außenzahnradpumpen ausgebildet sind. Die erste Pumpe, mit welcher die druckhöchste erste Zulaufleitung versorgt wird, kann ein verstellbares Verdrängungsvolumen aufweisen, wobei sie beispielsweise als Axialkolbenpumpe ausgebildet ist. Durch Verstellung des betreffenden Verdrängungsvolumens kann das Verhältnis der Drücke in der ersten und der zweiten Zulaufleitung eingestellt werden, insbesondere, wenn das oben angesprochene Verteilgetriebe zum Einsatz kommt.
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Es kann vorgesehen sein, dass eine erste Zulaufleitung an einen ersten Drucksensor angeschlossen ist, wobei der erste Drucksensor und die wenigstens eine Drehzahlstellvorrichtung an eine Steuervorrichtung angeschlossen sind, wobei die Steuervorrichtung so eingerichtet ist, dass der mittels des ersten Drucksensors messbare Druck in der ersten Zulaufleitung durch Verstellung der Drehzahl des wenigstens einen Elektromotors auf einen vorgegebenen oder vorgebbaren Sollwert einregelbar ist. Dementsprechend findet eine elektronische Regelung des Drucks in der ersten Zulaufleitung statt, welche im Rahmen der vorliegenden Erfindung besonders kostengünstig ist. Vorzugsweise kommt eine Steuervorrichtung zum Einsatz, welche einen programmierbaren Digitalrechner umfasst. Diese kann problemlos für weitere Steuerungsaufgaben im Rahmen des hydraulischen Antriebssystems eingesetzt werden.
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Es kann ein erster Druckregler mit einer verstellbaren ersten Regelblende vorgesehen sein, wobei die erste Zulaufleitung über die erste Regelblende mit dem Tank verbunden ist, wobei der erste Druckregler so eingerichtet ist, dass der Druck in der ersten Zulaufleitung durch Verstellung der ersten Regelblende auf einen vorgegebenen oder vorgebbaren Sollwert einregelbar ist. Hierdurch kann der Druck in der ersten Zulaufleitung schneller verstellt werden. Es kann ein Stellungssensor vorgesehen sein, mittels dem die Stellung der ersten Regelblende messbar ist, wobei der Stellungssensor zur Übertragung des entsprechenden Stellungswerts an die Steuervorrichtung angeschlossen ist. Sofern der wenigstens einen zweiten Zulaufleitung jeweils ein gesonderter Elektromotor zugeordnet ist, kann auch die wenigstens eine zweite Zulaufleitung an einen jeweils zugeordneten zweiten Drucksensor angeschlossen sein, wobei die Druckregelung analog zur ersten Zulaufleitung durchgeführt wird.
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Es kann vorgesehen sein, dass ein zweiter Druckregler mit einer verstellbaren zweiten Regelblende vorgesehen ist, wobei die Rücklaufleitung über die zweite Regelblende mit dem Tank verbunden ist, wobei der zweite Druckregler so eingerichtet ist, dass der Druck in der Rücklaufleitung durch Verstellung der zweiten Regelblende auf einen vorgegebenen oder vorgebbaren Sollwert einregelbar ist. Durch geeignete Verstellung des Drucksollwerts des zweiten Druckreglers, kann die Energie, welche in dem in der Rücklaufleitung zurückströmenden Druckfluid enthalten ist, genutzt werden, um insbesondere den Antrieb der zweiten Pumpe zu entlasten. Hierdurch wird Energie eingespart.
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Es kann vorgesehen sein, dass zwischen die Rücklaufleitung und den Tank ein Rückschlagventil geschaltet ist, welches ausschließlich einen Fluidstrom vom Tank zur Rücklaufleitung zulässt. Hierdurch kann Kavitation in der Rücklaufleitung vermieden werden.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
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1 einen Schaltplan eines aktuatorseitigen Teils eines erfindungsgemäßen hydraulischen Antriebssystems;
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2 einen Schaltplan des pumpenseitigen Teils eines hydraulischen Antriebssystems gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
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3 einen Schaltplan des pumpenseitigen Teils eines hydraulischen Antriebssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und
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4 einen Schaltplan des pumpenseitigen Teils eines hydraulischen Antriebssystems gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
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1 zeigt einen Schaltplan eines aktuatorseitigen Teils eines erfindungsgemäßen hydraulischen Antriebssystems 10; 10'; 10''. Dieser Teil des hydraulischen Antriebssystems 10; 10'; 10'' ist bei allen drei Ausführungsformen der Erfindung identisch ausgebildet. Das hydraulische Antriebssystem 10; 10'; 10'' umfasst eine erste und eine zweite Zulaufleitung 31; 32 und eine Rücklaufleitung 30. Die genannten Leitungen 30; 31; 32 können beispielsweise als Kanäle in einem Ventilblock ausgebildet sein, welche den Ventilblock über seine gesamte Länge durchsetzen. Die genannten Leitungen 30; 31; 32 sind am in 1 rechten Ende fluiddicht verschlossen, wobei sie am gegenüberliegenden Ende an den pumpenseitigen Teil des hydraulischen Antriebssystems 10; 10'; 10'' angeschlossen sind, welcher in den 2 bis 4 dargestellt ist.
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Das hydraulische Antriebssystem 10; 10'; 10'' umfasst vorliegend zwei Aktuatoren 11, wobei die Anzahl der Aktuatoren 11 weitgehend beliebig gewählt werden kann. Bei den Aktuatoren 11 handelt es sich beispielsweise um Hydraulikzylinder und/oder Hydromotore. Die Aktuatoren 11 sind jeweils über eine zugeordnete Ventilbaugruppe 60 an die erste und die zweite Zulaufleitung 31; 32 und die Rücklaufleitung 30 angeschlossen. Mit der Ventilbaugruppe 60 kann einerseits die Bewegungsrichtung und die Bewegungsgeschwindigkeit des zugeordneten Aktuators 11 eingestellt werden, wobei hierfür das erste Wegeventil 60 vorgesehen ist. Dieses ist in Form eines stetig verstellbaren 4/3-Wegeventils ausgebildet, welches elektromagnetisch verstellbar ist, wobei es an die Steuervorrichtung 20 angeschlossen ist. Weiter kann eingestellt werden, aus welchen Zulaufleitungen 31; 32 der Aktuator 11 mit Druckfluid versorgt werden kann. Hierfür ist das zweite Wegeventil 62 vorgesehen, welches zwischen die Zulaufleitungen 31; 32 und das erste Wegeventil 61 geschaltet ist. Das zweite Wegeventil 62 ist als 2/3-Wegeventil ausgebildet, welches elektromagnetisch verstellbar ist, wobei es an die Steuervorrichtung 20 angeschlossen ist. In der einen Schaltstellung ist die erste Zulaufleitung 31 mit dem ersten Wegeventil 61 verbunden, wobei in der anderen Schaltstellung die zweite Zulaufleitung 32 mit dem ersten Wegeventil 61 verbunden ist. Weiter kann eingestellt werden, in welche Leitungen 30; 31; 32 das vom Aktuator 11 kommende Druckfluid zurückströmen sollen. Hierfür ist das dritte Wegeventil 63 vorgesehen, welches zwischen die Rücklaufleitung 30 bzw. erste Zulaufleitung 31 und das erste Wegeventil 61 geschaltet ist. Das dritte Wegeventil 63 ist als 2/3-Wegeventil ausgebildet, welches elektromagnetisch verstellbar ist, wobei es an die Steuervorrichtung 20 angeschlossen ist. In der einen Schaltstellung ist die Rücklaufleitung 30 mit dem ersten Wegeventil 61 verbunden, wobei in der anderen Schaltstellung die erste Zulauflaufleitung 31 mit dem ersten Wegeventil 61 verbunden ist.
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Zusätzlich ist es denkbar, dass das vom Aktuator 11 zurückströmende Druckfluid in die zweite Zulaufleitung 32 leitbar ist. Weiter ist darauf hinzuweisen, dass weitere Schaltungsvarianten der Ventilbaugruppe 60 existieren, welche die gleiche Funktion aufweisen, wie die vorstehend erläuterte Ventilbaugruppe 60. Beispielsweise können jeder Leitung 30; 31; 32 jeweils zwei stetig verstellbare 2/2-Wegeventile zugeordnet sein, welche jeweils an einen zugeordneten Anschluss des betreffenden Aktuators 11 angeschlossen sind.
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Hinzuweisen ist noch auf die dritten Drucksensoren
13, wobei an beiden Anschlüssen eines Aktuators
11 jeweils ein Drucksensor
13 angeschlossen ist, der wiederum an die Steuervorrichtung
20 angeschlossen ist. Mit dem Drucksensor
13 kann einerseits der Lastdruck gemessen werden, gegen den der Aktuator
11 arbeitet. Entsprechend der
DE 103 40 993 A1 kann anhand der Lastdrücke der Förderdruck der Pumpen geregelt werden. Der Druck um Rücklauf ist insbesondere in denen Fällen relevant, in denen ziehende Lasten an einem Aktuator
11 angreifen, so dass die im zurückströmenden Druckfluid enthaltene Energie an anderer Stelle wiederverwendet werden kann. Auf Basis des entsprechenden Rücklaufdrucks kann beispielsweise entschieden werden, in welche Stellung das dritte Wegeventil
63 zu schalten ist, um eine optimale Energieausnutzung zu erreichen.
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Anzumerken ist noch, dass die Drücke in den Leitungen 30; 31; 32 vorzugsweise verschieden sind. Die Rücklaufleitung 30 weist dabei den niedrigsten Druck auf, wobei der Druck in der ersten Zulaufleitung 31 am höchsten ist. Die zweite Zulaufleitung 32 hat einen Druck, welcher zwischen den vorgenannten Extremwerten liegt.
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2 zeigt einen Schaltplan des pumpenseitigen Teils eines hydraulischen Antriebssystems 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Das hydraulische Antriebssystem 10 hat eine erste und eine zweite Pumpe 21; 22, die vorliegend jeweils ein konstantes Verdrängungsvolumen aufweisen, wobei sie beispielsweise als Außenzahnradpumpen ausgebildet sind. Die erste und die zweite Pumpe 21; 22 fördern im Regelfall Druckfluid in die jeweils zugeordnete erste bzw. zweite Zulaufleitung 31; 32. Es ist aber beispielsweise ein Betriebszustand möglich, in dem Druckfluid aus der ersten Zulaufleitung 31 über die erste Pumpe 21 in die druckniedrigere zweite Zulaufleitung 32 strömt, so dass die erste Pumpe 21 motorisch betrieben wird. Analoges gilt für die zweite Pumpe 22.
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Die erste und die zweite Pumpe 21; 22 sind zwischen der ersten Zulaufleitung 31 und der Rücklaufleitung 30 in Reihe geschaltet. Die zweite Zulaufleitung 32 ist zwischen der ersten und der zweite Pumpe 21; 22 angeschlossen, so dass der dortige Druck zwischen dem Druck in der ersten Zulaufleitung 31 und dem Druck in der Rücklaufleitung 30 liegt. Die erste Pumpe 21 steht in Drehantriebsverbindung mit einer ersten Ausgangswelle 51, wobei die zweite Pumpe 22 in Drehantriebsverbindung mit einer zweiten Ausgangswelle 52 steht.
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Die Antriebsvorrichtung 40 umfasst ein mechanisches Verteilgetriebe 50, welches entsprechend der Anzahl der Zulaufleitungen 31; 32 zwei Drehfreiheitsgrade aufweist, wobei es beispielsweise als Planetengetriebe ausgebildet ist. Das Verteilgetriebe 50 hat neben den bereits angesprochenen Ausgangswellen 51; 52 eine Eingangswelle 53. Die Eingangswelle 53 steht in Drehantriebsverbindung mit einem ersten Elektromotor 41. Am Verteilgetriebe 50 stellt sich im Betrieb ein Drehmomentgleichgewicht ein, welches bewirkt, dass die Drehmomente an der Eingangswelle 53 und der ersten und der zweiten Ausgangswelle 51; 52 in einem festen Verhältnis zueinander stehen, welches von den Übersetzungsverhältnissen im Verteilgetriebe 50 abhängt. Damit stehen auch die Druckgefälle an der ersten und der zweiten Pumpe 21; 22 in einem entsprechenden Verhältnis, so dass sich die gewünschte Druckabstufung in der ersten und der zweiten Zulaufleitung 31; 32 und der Rücklaufleitung 30 ergibt.
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Anzumerken ist, dass die Drehzahlen der Eingangswelle 53 und der ersten und der zweiten Ausgangswelle 51; 52 in keinem festen Verhältnis stehen. Wenn die erste Pumpe 21 wie oben angesprochen motorisch betrieben wird, kehrt sich die Drehrichtung der ersten Ausgangswelle 51 gegenüber der Drehrichtung im Regelbetrieb um, so dass Energie von der ersten Ausgangswelle 51 über das Verteilgetriebe 50 zur zweiten Ausgangswelle 52 und/oder zur Eingangswelle 53 übertragen wird.
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Der erste Elektromotor 41 ist an eine erste Drehzahlstellvorrichtung 43 elektrisch angeschlossen. Bei der ersten Drehzahlstellvorrichtung 43 kann es sich beispielsweise um einen Frequenzumrichter handeln, mittels dem die Drehzahl der Eingangswelle 53 verstellbar ist. Die erste Drehzahlstellvorrichtung 43 ist an ein elektrisches Versorgungsnetz 45 angeschlossen, welches vorzugsweise als Gleichspannungsnetz ausgebildet ist. Das Versorgungsnetz 45 kann beispielsweise über einen Gleichrichter an das öffentliche Stromnetz angeschlossen sein. Das elektrische Versorgungsnetz 45 ist an eine wiederaufladbare Batterie angeschlossen. Im oben angesprochenen motorischen Betrieb der ersten Pumpe 21 kann es vorkommen, dass die zurückgespeiste Energie von der zweite Pumpe 22 nicht vollständig abgenommen werden kann. In diesem Fall dreht sich auch die Drehrichtung der Eingangswelle 53 gegenüber dem Regelbetrieb um, so dass der erste Elektromotor 41 generatorisch betrieben wird, wobei er elektrische Energie in das elektrische Versorgungsnetz 45 zurückspeist. Diese Energie wird vorzugsweise genutzt, um die Batterie 46 zu laden.
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Weiter ist auf den ersten Drucksensor 33 hinzuweisen, mit dem der Druck in der ersten Zulaufleitung 31 messbar ist. Der erste Drucksensor 33 ist an die bereits angesprochene Steuervorrichtung 20 angeschlossen, welche wiederum an die erste Drehzahlstellvorrichtung 43 angeschlossen ist. Die Steuervorrichtung 20 ist in der Art eines Druckreglers eingerichtet. Sie ermittelt aus den Messwerten der dritten Drucksensoren (Nr. 13 in 1) den höchsten Lastdruck. Dieser wird um eine vorgegebene Druckdifferenz erhöht, um einen Drucksollwert zu ermitteln. Die Drehzahl des ersten Elektromotors 41 wird von der Steuervorrichtung 20 so eingestellt, dass der vom ersten Drucksensor 31 gemessene Istdruck gleich dem Drucksollwert ist. Die Steuervorrichtung 20 arbeitet dabei vorzugsweise als stetiger linearer Regler, insbesondere als P- oder als PD-Regler. Der entsprechende Regler wird von der Steuervorrichtung 20 vorzugsweise zeitdiskret berechnet. Die Steuervorrichtung 20 umfasst vorzugsweise einen programmierbaren Digitalrechner. Der Druck in der zweiten Zulaufleitung 32 ergibt sich aus dem Übersetzungsverhältnis des Verteilgetriebes 50 und dem Druck in der ersten Zulaufleitung 31 und der Rücklaufleitung 30.
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Hinzuweisen ist noch auf den zweiten Druckregler 80 und das Rückschlagventil 83. Mit dem zweiten Druckregler 80 soll der Druck in der Rücklaufleitung 30 gegenüber dem Umgebungsdruck auf einen definierten Wert angehoben werden. Der Drucksollwert des zweiten Druckreglers 80 ist elektrisch verstellbar, wobei der zweite Druckregler 80 zur Vorgabe des Drucksollwertes an die Steuervorrichtung 20 angeschlossen ist. Der zweite Druckregler 80 hat eine stetig verstellbare zweite Regelblende 81, welche zwischen die Rücklaufleitung 30 und den Tank 12 geschaltet ist. Mittels der zweiten Regelblende 81 kann das von der Rücklaufleitung 30 zum Tank 12 fließende Druckfluid angestaut werden, so dass der Druck in der Rücklaufleitung 30 steigt. Das Rückschlagventil 83 ist zwischen den Tank 12 und die Rücklaufleitung 30 geschaltet, wobei es ausschließlich einen Fluidstrom vom Tank 12 zur Rücklaufleitung 30 zulässt. Hierdurch soll Kavitation in der Rücklaufleitung 30 vermieden werden.
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Wenn die Steuervorrichtung 20 anhand der Messwerte der dritten Drucksensoren (Nr. 13 in 1) eine ziehende Last an einem der Aktuatoren 11 erkennt, ist es möglich, den Drucksollwert des zweiten Druckreglers 80 zu erhöhen, so dass der Druck in der Rücklaufleitung 30 steigt. Hierdurch verringert sich die zum Antrieb der ersten Pumpe 21 erforderliche Antriebsleistung. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es auch möglich, den genannten Drucksollwert so weit zu erhöhen, dass er höher als der Druck in der zweiten Zulaufleitung 31 liegt. Die zweite Pumpe 22 wird dann motorisch betrieben, wobei die entsprechende Energie über das Verteilgetriebe 50 zur ersten Pumpe 21 und/oder zum ersten Elektromotor 41 geleitet wird.
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3 zeigt einen Schaltplan des pumpenseitigen Teils eines hydraulischen Antriebssystems 10' gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Die zweite Ausführungsform ist bis auf die nachfolgend beschriebenen Unterschiede identisch zur ersten Ausführungsform ausgebildet, wobei diesbezüglich auf die Ausführungen zu 1 und 2 verwiesen wird. In den 1 bis 3 sind gleiche bzw. sich entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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Bei der zweiten Ausführungsform wurde auf den zweiten Druckregler und das Rückschlagventil (Nr. 80; 83 in 2) verzichtet, wobei die Rücklaufleitung 30 direkt an den Tank 12 angeschlossen ist. Der Druck in der Rücklaufleitung 30 ist dementsprechend im Wesentlichen gleich dem Druck im Tank 12.
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Weiter wurde die elektronische Regelung des Drucks in der ersten Zulaufleitung 31 durch eine hydraulische Druckregelung ersetzt. Hierdurch kann der Druck in der ersten Zulaufleitung 31 schneller verstellt werden. Es ist ein erster Druckregler 70 vorgesehen, welcher eine stetig verstellbare erste Regelblende 71 aufweist. Die erste Zulaufleitung 31 ist über die erste Regelblende 71 mit dem Tank 12 verbunden. Die erste Regelblende 71 bzw. der entsprechende Ventilschieber ist in Öffnungsrichtung vom Druck in der ersten Zulaufleitung 31 beaufschlagt, wobei er in Gegenrichtung von einer Feder beaufschlagt ist, deren Vorspannung elektromagnetisch verstellbar ist. Der entsprechende Elektromagnet ist an die Steuervorrichtung 20 angeschlossen.
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Die Einstellung der ersten Regelblende 71 ist mittels eines Stellungssensors 72 messbar, welcher an die Steuervorrichtung 20 angeschlossen ist. Mittels des Stellungssensors 72 können beispielsweise Betriebszustände erkannt werden, in denen die erste Regelblende 71 weit geöffnet ist. Diese Betriebszustände gehen mit hohen Energieverlusten einher. Um diese zu vermeiden, senkt die Steuervorrichtung 20 mittels der ersten Drehzahlstellvorrichtung 43 die Drehzahl der ersten Pumpe 21 ab. Dies hat zur Folge, dass die erste Regelblende 71 schließt, so dass die Energieverluste sinken. Wenn der Stellungssensor 72 anzeigt, dass die erste Regelblende 71 ganz geschlossen ist, wird die Drehzahl des ersten Elektromotors 41 durch die Steuervorrichtung 20 so weit angehoben, bis die erste Regelblende 71 minimal geöffnet ist.
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4 zeigt einen Schaltplan des pumpenseitigen Teils eines hydraulischen Antriebssystems 10'' gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Die dritte Ausführungsform 10'' ist bis auf die nachfolgend beschriebenen Unterschiede identisch zur ersten Ausführungsform ausgebildet, wobei diesbezüglich auf die Ausführungen zu 1 und 2 verwiesen wird. In den 1, 2 und 4 sind gleiche bzw. sich entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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Bei der zweiten Ausführungsform wurde auf den zweiten Druckregler und das Rückschlagventil (Nr. 80; 82 in 2) verzichtet, wobei die Rücklaufleitung 30 direkt an den Tank 12 angeschlossen ist. Der Druck in der Rücklaufleitung 30 ist dementsprechend im Wesentlichen gleich dem Druck im Tank 12.
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Anstelle des Verteilgetriebes (Nr. 50 in 2) sind ein erster und ein gesonderter zweiter Elektromotor 41; 42 vorgesehen. Die erste und die zweite Ausgangswelle 51; 52 werden jeweils von der Motorwelle des betreffenden Elektromotors 41; 42 gebildet. Der erste und der zweite Elektromotor 41; 42; sind jeweils an eine zugeordnete erste bzw. zweite Drehzahlstellvorrichtung 43; 44 elektrisch angeschlossen. Die erste und die zweite Drehzahlstellvorrichtung 43; 44, die beispielsweise als Frequenzumrichter ausgebildet sind, sind an ein gemeinsames elektrisches Versorgungsnetz 45 angeschlossen. Das elektrische Versorgungsnetz 45 ist beispielsweise als Gleichspannungsnetz ausgebildet, wobei es an eine wiederaufladbare Batterie 46 angeschlossen ist.
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Wie bei der ersten Ausführungsform ist die erste Zulaufleitung 31 an einen ersten Drucksensor 33 angeschlossen, der im Rahmen einer elektronische Druckregelung verwendet wird, bei welcher die Drehzahl des ersten Elektromotors 41 verstellt wird, um den Druck in der ersten Zulaufleitung 31 auf einen vorgegebenen ersten Drucksollwert einzuregeln.
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In analoger Weise ist die zweite Zulaufleitung 32 an einen zugeordneten zweiten Drucksensor 34 angeschlossen, welcher wiederum an die Steuervorrichtung 20 angeschlossen ist. Im Rahmen einer Druckregelung wird die Drehzahl des zweiten Elektromotors 42 mittels der zweiten Drehzahlstellvorrichtung 44 verstellt, um den Druck in der zweiten Zulaufleitung 32 auf einen vorgegebenen zweiten Drucksollwert einzuregeln. Damit können die Drücke in der ersten und der zweiten Zulaufleitung 31; 32 unabhängig voneinander geregelt werden.
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Sofern eine der Pumpen 21; 22 im Rahmen der Druckregelung in den motorischen Betrieb übergeht, wird von dem betreffenden Elektromotor 41; 42 elektrische Energie in das Versorgungsnetz 45 zurückgespeist. Diese elektrische Energie kann verwendet werden, um den jeweils anderen Elektromotor 42; 41 anzutreiben oder um die Batterie 46 zu laden. Es versteht sich, dass die in der Batterie 46 gespeicherte Energie genutzt werden kann, um die Elektromotoren 41; 42 anzutreiben.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- hydraulisches Antriebssystem (erste Ausführungsform)
- 10'
- hydraulisches Antriebssystem (zweite Ausführungsform)
- 10''
- hydraulisches Antriebssystem (dritte Ausführungsform)
- 11
- Aktuator
- 12
- Tank
- 13
- dritter Drucksensor
- 20
- Steuervorrichtung
- 21
- erste Pumpe
- 22
- zweite Pumpe
- 30
- Rücklaufleitung
- 31
- erste Zulaufleitung
- 32
- zweite Zulaufleitung
- 33
- erster Drucksensor
- 34
- zweiter Drucksensor
- 40
- Antriebsvorrichtung (erste Ausführungsform)
- 40'
- Antriebsvorrichtung (zweite Ausführungsform)
- 41
- erster Elektromotor
- 42
- zweiter Elektromotor
- 43
- erste Drehzahlstellvorrichtung
- 44
- zweite Drehzahlstellvorrichtung
- 45
- elektrisches Versorgungsnetz
- 46
- Batterie
- 50
- Verteilgetriebe
- 51
- erste Ausgangswelle
- 52
- zweite Ausgangswelle
- 53
- Eingangswelle
- 60
- Ventilbaugruppe
- 61
- erstes Wegeventil
- 62
- zweites Wegeventil
- 63
- drittes Wegeventil
- 70
- erster Druckregler
- 71
- erste Regelblende
- 72
- Stellungssensor
- 73
- Sollwert-Stellvorrichtung
- 80
- zweiter Druckregler
- 81
- zweite Regelblende
- 83
- Rückschlagventil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 791754 B1 [0002, 0007]
- DE 10340993 A1 [0026]
