DE102018201484A1

DE102018201484A1 - Hydrostatischer Antrieb

Info

Publication number: DE102018201484A1
Application number: DE102018201484.1A
Authority: DE
Inventors: Thomas Baumeister
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-12-21
Filing date: 2018-01-31
Publication date: 2019-06-27

Abstract

Die Erfindung betrifft einen hydrostatischen Antrieb mit einem Hydrozylinder mit einem Zylindergehäuse und mit einem innerhalb des Zylindergehäuses verfahrbaren Kolben, der mit mindestens eine Kolbenstange zusammengebaut ist und gegebenenfalls unter Einschluss der Kolbenstange zwei Zylinderräume voneinander trennt, mit einer Hydroeinheit, die zwei Anschlüsse aufweist, von denen ein erster Arbeitsanschluss fluidisch mit einem ersten Zylinderraum der zwei Zylinderräume und ein zweiter Arbeitsanschluss fluidisch mit einem zweiten Zylinderraum der zwei Zylinderräume verbunden ist. Von der Hydroeinheit ist Druckmittel zwischen den beiden Zylinderräumen in beide Richtungen verschiebbar. Jeder Fluidzweig zwischen einem Arbeitsanschluss der Hydroeinheit und dem entsprechenden Zylinderraum des Hydrozylinders ist durch eine Maximaldruckbegrenzungvorrichtung abgesichert.Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bekannten hydrostatischen Antrieb so weiterzuentwickeln, dass die Hydroeinheit vor zu hohen Summendrücken geschützt ist.Dies wird dadurch erreicht, dass der Druck in einem ersten Fluidzweig, dem Druckmittel aus dem zweiten Fluidzweig zugeführt wird, in Abhängigkeit von dem Druck in dem zweiten Fluidzweig auf einen Druckwert begrenzt ist, der kleiner ist als der Druckwert des Druckes, auf den die Maximaldruckbegrenzungsvorrichtung eingestellt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen hydrostatischen Antrieb mit einem Hydrozylinder mit einem Zylindergehäuse und mit einem innerhalb des Zylindergehäuses verfahrbaren Kolben, der mit mindestens eine Kolbenstange zusammengebaut ist und gegebenenfalls unter Einschluss der Kolbenstange zwei Zylinderräume voneinander trennt, mit einer Hydroeinheit, die zwei Anschlüsse aufweist, von denen ein erster Arbeitsanschluss fluidisch mit einem ersten Zylinderraum der zwei Zylinderräume und ein zweiter Arbeitsanschluss fluidisch mit einem zweiten Zylinderraum der zwei Zylinderräume verbunden ist. Von der Hydroeinheit ist Druckmittel zwischen den beiden Zylinderräumen in beide Richtungen verschiebbar. Jeder Fluidzweig zwischen einem Arbeitsanschluss der Hydroeinheit und dem entsprechenden Zylinderraum des Hydrozylinders ist durch eine Maximaldruckbegrenzungvorrichtung abgesichert.
Ein solcher hydrostatischer Antrieb ist zum Beispiel aus der DE 10 2011 056 894 B4 , die einen hydrostatischen Antrieb mit einem Differentialzylinder zeigt, oder aus der DE 10 2010 036 204 A1 oder der DE 10 2012 020 581 A1 bekannt, die einen hydrostatischen Antrieb mit einem Gleichgangzylinder zeigen. Das Besondere bei einem solchen hydrostatischen Antrieb ist, dass bei einer Verschiebung einer bestimmten Druckmittelmenge von dem einen Zylinderraum in den anderen Zylinderraum die Druckänderungen in den Zylinderräumen auch unter Berücksichtigung der Flächenverhältnisse am Kolben nicht symmetrisch sind, sondern von den Volumina der Zylinderräume abhängen. Befindet sich zum Beispiel der Kolben in einer Position, in der der das Volumen des einen Zylinderraums minimal und der Druck in diesem Zylinderraum klein ist und das Volumen des anderen Zylinderraums maximal und der Druck in diesem Zylinderraum hoch ist, so wird unter der Druck in dem Zylinderraum mit minimalem Volumen viel stärker ansteigen als der Druck in dem Zylinderraum mit maximalem Volumen abfällt, wenn eine bestimmte Druckmittelmenge von dem Zylinderraum mit großem Volumen in den Zylinderraum mit kleinem Volumen verschoben wird. Dieses Phänomen hängt mit der Kompressibilität des hydraulischen Druckmittels zusammen. Auf das Phänomen ist in der DE 10 2010 036 204 A1 im Zusammenhang mit einem hydrostatischen Antrieb, in dem der Hydrozylinder ein Gleichgangzylinder ist, eingegangen worden. Das Phänomen tritt jedoch ebenso bei hydrostatischen Antrieben mit einem Differentialzylinder auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bekannten hydrostatischen Antrieb so weiterzuentwickeln, dass die Hydroeinheit vor zu hohen Summendrücken geschützt ist. Unter dem Summendruck wird allgemein die Summe der Drücke an den Arbeitsanschlüssen der Hydroeinheit verstanden.
Der Schutz der Hydroeinheit vor einem zu hohen Summendruck wird bei einem hydrostatischen Antrieb mit den weiter oben angegebenen Merkmalen dadurch erreicht, dass der Druck in einem ersten Fluidzweig, dem Druckmittel aus dem zweiten Fluidzweig zugeführt wird, in Abhängigkeit von dem Druck in dem zweiten Fluidzweig auf einen Druckwert begrenzt ist, der kleiner ist als der Druckwert des Druckes, auf den die Maximaldruckbegrenzungsvorrichtung eingestellt ist.
Während bei den bekannten hydrostatischen Antrieben der Summendruck im Prinzip doppelt so hoch werden kann wie der Druck, auf den die Maximaldruckbegrenzungsvorrichtung eingestellt ist, ist bei einem erfindungsgemäßen hydrostatischen Antrieb der Summendruck auf einen für die Hydroeinheit unkritischen Wert begrenzt. Erst wenn der Druck in dem zweiten Fluidzweig, dem Druckmittel entnommen wird, auf einen Wert abgefallen ist, der auch zusammen mit einem maximalen Druck im ersten Fluidzweig nicht zu einem unzulässig hohen Summendruck führt, wird im ersten Fluidzweig die Druckbegrenzung auf den kleinen Wert aufgehoben und die Maximaldruckbegrenzungsvorrichtung bestimmt wieder den maximal möglichen Druck. Es ist denkbar, dass man den geringeren Druckwert mit dem Abfallen des höheren Drucks im zweiten Fluidzweig kontinuierlich ansteigen lässt. Das ist jedoch nur in aufwändiger Weise zu realisieren.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist deshalb der kleinere Druckwert ein fester Wert. An sich kann der geringere Druck ein Tankdruck oder ein Vorspanndruck sein, der aufgrund einer Vorspanneinrichtung zumindest in den Fluidzweigen herrscht. Das würde allerdings bedeuten, dass erst nach einem Abfall des Drucks im zweiten Fluidzweig auf einen Wert, der in Summe mit einem zum Beispiel aufgrund einer Fehlfunktion vorhandenen Maximaldruck im ersten Fluidzweig nicht zu einem zu hohen Summendruck führt, ein Druck im ersten Fluidzweig aufgebaut werden könnte.
Es erscheint deshalb günstiger, wenn der kleinere Druckwert so gewählt ist, dass die Summe aus diesem Druck und dem Druck, auf den die Maximaldruckbegrenzungsvorrichtung eingestellt ist, gleich dem Summendruck gemäß der Spezifikation der Axialkolbeneinheit ist. Im ersten Fluidzweig steht also bei Aufheben der Druckbegrenzung mit dem geringeren Wert bereits ein Druck an, so dass der Kolben des Hydrozylinders kurz darauf bewegt wird.
Bevorzugt ist der Druck im ersten Fluidzweig auf den festen kleineren Druckwert nur solange begrenzt ist, bis der Druck im zweiten Fluidzweig bis auf den kleineren Druckwert abgefallen ist. Dies trägt einerseits ebenfalls dazu bei, dass sich der Kolben bald in Bewegung setzt. Andererseits kann kein unzulässig hoher Summendruck mehr auftreten.
In schaltungstechnischer Hinsicht wird eine Lösung bevorzugt, nach der ein Druckbegrenzungsventil vorhanden ist, das auf den kleineren Druckwert eingestellt ist und zwischen dem Druckbegrenzungsventil und dem ersten Fluidzweig ein Ventil angeordnet ist, das offen ist, wenn der Druck im zweiten Fluidzweig höher ist als im ersten Fluidzweig, und das geschlossen ist, wenn der Druck im zweiten Fluidzweig geringer ist als im ersten Fluidzweig.
Das Ventil zwischen dem Druckbegrenzungsventil und dem Fluidzweig ist vorteilhafterweise ein entsperrbares Rückschlagventil, das zum Druckbegrenzungsventil hin sperrt und dessen Steueranschluss fluidisch mit dem zweiten Fluidzweig verbunden ist.
Bevorzugt ist nur ein auf den kleineren Druckwert eingestelltes Druckbegrenzungsventil vorhanden, das über eine Ventilanordnung jeweils mit dem Fluidzweig verbindbar ist, in dem im Vergleich zum anderen Fluidzweig der niedrigere Druck herrscht.
Zur Verbindung des einen Druckbegrenzungsventils mit dem einen oder dem anderen Fluidzweig ist in einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen hydrostatischen Antriebs zwischen dem Druckbegrenzungsventil und dem ersten Fluidzweig ein erstes entsperrbares Rückschlagventil und zwischen dem Druckbegrenzungsventil und dem zweiten Fluidzweig ein zweites entsperrbares Rückschlagventil eingefügt.
Zur Maximaldruckabsicherung ist an die fluidische Verbindung zwischen dem ersten Arbeitsanschluss der Axialkolbeneinheit und dem ersten Zylinderraum ein erstes Druckbegrenzungsventil und an die fluidische Verbindung zwischen dem zweiten Arbeitsanschluss der Axialkolbeneinheit und dem zweiten Zylinderraum ein zweites Druckbegrenzungsventil angeschlossen.
Die erfindungsgemäße Druckbegrenzung auf einen kleineren Wert ist insbesondere dann vorgesehen, wenn die Hydroeinheit als Axialkolbeneinheit mit einer Kolbentrommel ausgebildet ist, die gegen eine mit Steuerschlitzen versehene Steuerfläche gedrückt wird. Wird bei einer solchen Axialkolbeneinheit der Summendruck zu hoch, so kann dies zu einem Abheben der Kolbentrommel von der Steuerfläche, zum Zufluss von Druckmittel in das Gehäuse und zu einer Zerstörung der Einheit führen.
Drei jeweils einen Gleichgangzylinder umfassende Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen hydrostatischen Antriebs sind als hydraulische Schaltung in den Zeichnungen dargestellt. Anhand dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.
Es zeigen

1 das erste Ausführungsbeispiel, das einen Gleichgangzylinder mit genau zwei Zylinderräume umfasst,
2 das zweite Ausführungsbeispiel, das einen Gleichgangzylinder mit drei Zylinderräumen umfasst, wobei einer der Zylinderräume mit dem einen oder dem anderen der weiteren Zylinderräume fluidisch verbindbar ist, und
3 das dritte Ausführungsbeispiel, das ebenfalls einen Gleichgangzylinder mit drei Zylinderräume umfasst, wobei jedoch die konstruktive Gestaltung des Gleichgangzylinders gegenüber 2 geändert ist.

Der in 1 gezeigte hydrostatische Antrieb umfasst einen Gleichgangzylinder 10, in dessen Zylindergehäuse 11 ein einfacher Kolben 12 längsbeweglich geführt ist. An dem Kolben 12 sind zwei Kolbenstangen 13 befestigt, von denen die eine an der einen Stirnseite und die andere an der anderen Stirnseite des Zylindergehäuses 11 aus diesem herausragt. Die beiden Kolbenstangen haben den gleichen Durchmesser. Insgesamt sind also durch das Zylindergehäuse 11, den Kolben 12 und die Kolbenstangen 13 ein erster im Querschnitt ringförmiger Zylinderraum 20 auf der einen Seite des Kolbens 12 und ein zweiter ringförmiger Zylinderraum 21 auf der anderen Seite des Kolbens 12 gebildet.
Der hydrostatische Antrieb gemäß 1 umfasst des Weiteren eine Hydroeinheit 25, die als Axialkolbeneinheit mit einem konstanten Hubvolumen ausgeführt sein mag und von einem nicht dargestellten Elektromotor angetrieben wird, dessen Drehzahl regelbar ist. Der zulässige Summendruck für die Axialkolbeneinheit 25 sei 400 bar. Die Axialkolbeneinheit 25 weist zwei Arbeitsanschlüsse 26 und 27 auf, von denen der erste Arbeitsanschluss 26 über eine Leitung 28 mit dem ersten Zylinderraum 20 und der zweite Arbeitsanschluss 27 über eine Leitung 29 mit dem zweiten Zylinderraum 21 fluidisch verbunden ist. Der erste Arbeitsanschluss 26, die Leitung 28 und der erste Zylinderraum 20 seien als erster Fluidzweig 30 und der zweite Arbeitsanschluss 27, die Leitung 29 und der zweite Zylinderraum 21 seien als zweiter Fluidzweig 31 bezeichnet.
Der erste Fluidzweig 30 ist über die Kombination eines Druckbegrenzungsventils 32 und eines Nachsaugventils 33 mit einem Hydrospeicher 34 verbunden. Der zweite Fluidzweig 31 ist über die Kombination eines Druckbegrenzungsventils 35 und eines Nachsaugventils 36 ebenfalls mit dem Hydrospeicher 34 verbunden. In der Praxis ist der Hydrospeicher auf einen niedrigen Druck von etwa 2 bis 3 bar aufgeladen, damit jederzeit eine vollständige Füllung der Fluidzweige sichergestellt ist. Für die später folgenden Betrachtungen der Drücke in den Fluidzweigen sei der Druck in dem Hydrospeicher 34 vernachlässigt. Die Druckbegrenzungsventile 32 und 35 sind zum Beispiel auf einen Druck von 300 bar eingestellt und lassen somit den Druck in den Fluidzweigen 30 und 31 nicht höher als 300 bar werden. Würde man einen Druck von 3 bar im Hydrospeicher 34 berücksichtigen, so müssten die Druckbegrenzungsventile 32 und 35 genau genommen natürlich auf einen Druck von 297 bar eingestellt sein, um den Druck in den Fluidzweigen nicht höher als 300 bar werden zu lassen.
An den ersten Fluidpfad 30 ist des Weiteren ein erstes Rückschlagventil 40 angeschlossen, das zu dem Fluidpfad 30 hin sperrt, aber durch den Druck im Fluidpfad 31 entsperrbar ist und dazu mit einem Steueranschluss 41 an diesen Fluidpfad 31 angeschlossen ist. Das Flächenverhältnis an dem somit entsperrbaren Rückschlagventil 40 ist 1 : 1. Das bedeutet, dass das Rückschlagventil 40 geschlossen ist, wenn der Druck im ersten Fluidpfad 30 höher ist als im zweiten Fluidpfad 31 und dass das Rückschlagventil 40 offen ist, wenn der Druck im Fluidpfad 31 höher ist als im Fluidpfad 30. Die in Schließrichtung wirkende Kraft einer schwachen Feder des Rückschlagventils 40 sei dabei vernachlässigt.
An den zweiten Fluidpfad 31 ist des Weiteren ein zweites Rückschlagventil 45 angeschlossen, das zu dem Fluidpfad 31 hin sperrt, aber durch den Druck im Fluidpfad 30 entsperrbar ist und dazu mit einem Steueranschluss 46 an diesen Fluidpfad 30 angeschlossen ist. Das Flächenverhältnis an dem somit ebenfalls entsperrbaren Rückschlagventil 45 ist ebenfalls 1:1. Das bedeutet, dass das Rückschlagventil 45 geschlossen ist, wenn der Druck im zweiten Fluidpfad 31 höher ist als im ersten Fluidpfad 30 und dass das Rückschlagventil 45 offen ist, wenn der Druck im Fluidpfad 30 höher ist als im Fluidpfad 31, wobei bei dieser Betrachtung ebenfalls die in Schließrichtung wirkende Kraft einer schwachen Feder des Rückschlagventils 45 vernachlässigt sei.
Die Arbeitsanschlüsse, von denen aus die beiden entsperrbaren Rückschlagventile 40 und 45 zu öffnen wären, sind gemeinsam mit dem Eingang eines Druckbegrenzungsventils 50 verbunden, dessen Ausgang wie die Ausgänge der beiden Druckbegrenzungsventile 32 und 35 an den Hydrospeicher 34 angeschlossen ist. Das Druckbegrenzungsventil 50 ist zum Beispiel auf einen Druck von 100 bar eingestellt.
Es sei nun angenommen, dass der Kolben 12 mitsamt den Kolbenstangen 13, gemäß 1 betrachtet, nach rechts bewegt werden soll. Die Axialkolbeneinheit 25 wird dazu so angetrieben, dass sie eine Hauptmenge an Druckmittel dem Zylinderraum 21 und über das Nachsaugventil 36 eine Fehlmenge an Druckmittel dem Hydrospeicher 34 entnimmt und in den Zylinderraum 20 fördert. In dem Zylinderraum 20 herrscht dabei ein Druck, der durch den Widerstand, gegen den der Kolben 12 zu bewegen ist, und durch den Druck im Zylinderraum 21 bestimmt ist. Durch den Druck im Zylinderraum 20 wird das entsperrbare Rückschlagventil 45 geöffnet, so dass der Druck, der im Zylinderraum 21 herrscht, am Eingang des Druckbegrenzungsventils 50 ansteht. Dieses spricht jedoch nicht an, da der Druck im Zylinderraum 21 niedriger als 100 bar ist. Nachdem der Kolben 12 oder die eine Kolbenstange 13 oder eine von dieser bewegte Last gegen einen Anschlag gestoßen ist, steigt der Druck in dem Zylinderraum 20 auf den am Druckbegrenzungsventil 32 eingestellten Wert, nämlich auf 300 bar an. Der Zylinderraum 20 ist nun sehr groß, der Zylinderraum 21 ist sehr klein.
Um den Kolben 12 und die Kolbenstangen 13 von dem genannten Anschlag weg in die entgegengesetzte Richtung nach links bis zu einem anderen Anschlag zu bewegen, wird die Axialkolbeneinheit 25 nun in die entgegengesetzte Richtung angetrieben. Über die Axialkolbeneinheit 25 fließt nun Druckmittel aus dem Zylinderraum 20 zum Zylinderraum 21. Zu Beginn des Druckmittelflusses ist der Druck im Zylinderraum 20 noch 300 bar. Die Entnahme einer bestimmten kleinen Druckmittelmenge aus dem Zylinderraum 20, der noch ein sehr großes Volumen hat und noch unter hohem Druck steht, führt nur zu einer geringfügigen Erniedrigung des Drucks in dem Zylinderraum 20, zum Beispiel auf 270 bar. Würde nun dieselbe kleine Druckmittelmenge dem Zylinderraum 21 zugeführt, so könnte der Druck dort wegen des kleinen Volumens des Zylinderraums 21 stark zum Beispiel auf 230 bar ansteigen. Der Summendruck an der Axialkolbeneinheit wäre dann 500 bar und damit wesentlich höher als der zulässige Summendruck von 400 bar, so dass die Axialkolbeneinheit Schaden nehmen könnte. Allerdings wird durch den zunächst noch im Zylinderraum 20 anstehenden hohen Druck das Rückschlagventil 45 offengehalten, so dass durch das Druckbegrenzungsventil 50 verhindert ist, dass der Druck im Zylinderraum 21 höher als 100 bar wird. Da der Druck im Zylinderraum 20 nicht höher als 300 bar ist, kann somit der Summendruck an der Axialkolbeneinheit 25 nicht höher als 400 bar werden.
Durch die Entnahme von Druckmittel fällt der Druck im Zylinderraum 20 schließlich auf 100 bar und darunter ab. Beim Erreichen von 100 bar schließt das Rückschlagventil 45 und das Rückschlagventil 40 öffnet. Die Aufgabe der Druckbegrenzung für den Zylinderraum 21 übernimmt nun das Druckbegrenzungsventil 35, das auf 300 bar eingestellt ist. In Abhängigkeit von der zu bewegenden Last, beginnen der Kolben 12 und die Kolbenstangen 13, sich bei einer bestimmten Druckdifferenz zwischen den beiden Zylinderräumen 21 und 20 zu bewegen. Da während dieser Bewegung der Druck im Zylinderraum 20 höchstens noch 100 bar beträgt, kann der zulässige Summendruck von 400 bar nicht überschritten werden.
Der Wechsel von der Bewegung nach links bis zu einem Anschlag zu einer Bewegung nach rechts läuft entsprechend ab, so dass darauf nicht näher eingegangen werden muss.
Der in 2 gezeigte hydrostatische Antrieb umfasst einen Gleichgangzylinder 60, bei dem in einem Zylindergehäuse 11 eine Ringkolben 61 und eine einseitig an den Ringkolben angebaute und eine Stirnwand 62 des Zylindergehäuses 11 durchdringende Kolbenstange 63 längsbeweglich geführt sind. Von der der Stirnwand 62 gegenüberliegenden Seite steht im Innern des Zylindergehäuses 11 eine zentrale Säule 64 hoch, die ortsfest bezüglich des Zylindergehäuses 11 angeordnet ist und dicht durch den Ringkolben 61 hindurch in die hohle Kolbenstange 63 hineinragt. In der hohlen Kolbenstange 63 trägt die Säule einen Ringbund 65, dessen Durchmesser größer als der Durchmesser der Säule 64 ist und der dichtend an der Innenwand der hohlen Kolbenstange 63 anliegt.
Aufgrund der beschriebenen Ausbildung sind in dem Hydrozylinder 60 insgesamt vier Zylinderräume vorhanden. Ein im Querschnitt ringförmiger, erster Zylinderraum 66 befindet sich axial zwischen dem Ringbund 65 der Säule 64 und dem Ringkolben 61 und wird durch eine in Einfahrrichtung der Kolbenstange wirksame Wirkfläche A1 am Ringkolben 61 begrenzt. Ein im Querschnitt kreisscheibenförmiger, zweiter Zylinderraum 67 befindet sich axial zwischen dem Ringbund 65 und der geschlossenen Stirnseite der Kolbenstange 63 und wird durch eine in Ausfahrrichtung der Kolbenstange wirksame Wirkfläche A2 an der Kolbenstange 63 begrenzt. Ein im Querschnitt ebenfalls ringförmiger, dritter Zylinderraum 68 befindet sich axial zwischen der Stirnwand 62 des Zylindergehäuses 11 und dem Ringkolben 61 und wird durch eine in Einfahrrichtung der Kolbenstange wirksame Wirkfläche A3 am Ringkolben 61 begrenzt. Die genannten Wirkflächen sind nun in ihrer Größe so gewählt, dass gilt A2 = A1 + A3.
Auf der der Kolbenstange 63 abgelegenen Seite des Ringkolbens 61 befindet sich ein vierter Zylinderraum 69, der über eine Lüftungsvorrichtung 70 mit Atmosphäre verbunden ist und in dem dementsprechend Atmosphärendruck herrscht.
Der hydrostatische Antrieb gemäß 2 umfasst wie der hydrostatische Antriebe gemäß 1 des Weiteren eine Hydroeinheit 25, die als Axialkolbeneinheit mit einem konstanten Hubvolumen ausgeführt sein mag und von einem Elektromotor angetrieben wird, dessen Drehzahl regelbar ist. Der zulässige Summendruck für die Axialkolbeneinheit 25 sei 400 bar. Die Axialkolbeneinheit 25 weist zwei Arbeitsanschlüsse 26 und 27 auf, von denen der erste Arbeitsanschluss 26 über eine Leitung 28 mit dem ersten Zylinderraum 66 und der zweite Arbeitsanschluss 27 über eine Leitung 29 mit dem zweiten Zylinderraum 67 fluidisch verbunden ist. In Anlehnung an die für das erste Ausführungsbeispiel verwendeten Bezeichnungen seien der erste Arbeitsanschluss 26, die Leitung 28 und der erste Zylinderraum 66 wiederrum als erster Fluidzweig 30 und der zweite Arbeitsanschluss 27, die Leitung 29 und der zweite Zylinderraum 67 als zweiter Fluidzweig 31 bezeichnet.
Auch bei dem Ausführungsbeispiel nach 2 ist der erste Fluidzweig 30 über die Kombination eines Druckbegrenzungsventils 32 und eines Nachsaugventils 33 mit einem Hydrospeicher 34 verbunden. Der zweite Fluidzweig 31 ist über die Kombination eines Druckbegrenzungsventils 35 und eines Nachsaugventils 36 ebenfalls mit dem Hydrospeicher 34 verbunden.
Auch bei dem Ausführungsbeispiel nach 2 ist an den ersten Fluidpfad 30 des Weiteren ein erstes Rückschlagventil 40 angeschlossen, das zu dem Fluidpfad 30 hin sperrt, aber durch den Druck im Fluidpfad 31 entsperrbar ist und dazu mit einem Steueranschluss 41 an diesen Fluidpfad 31 angeschlossen ist.
An den zweiten Fluidpfad 31 ist des Weiteren ein zweites Rückschlagventil 45 angeschlossen, das zu dem Fluidpfad 31 hin sperrt, aber durch den Druck im Fluidpfad 30 entsperrbar ist und dazu mit einem Steueranschluss 46 an diesen Fluidpfad 30 angeschlossen ist.
Die Arbeitsanschlüsse, von denen aus die beiden entsperrbaren Rückschlagventile 40 und 45 zu öffnen wären, sind gemeinsam mit dem Eingang eines Druckbegrenzungsventils 50 verbunden, dessen Ausgang wie die Ausgänge der beiden Druckbegrenzungsventile 32 und 35 an den Hydrospeicher 34 angeschlossen ist.
Die Ausbildung der Druckbegrenzungsventile 32, 35 und 50, der Nachsaugventile 33 und 36 und der entsperrbaren Rückschlagventile 40 und 45 ist gleich wie bei dem Ausführungsbeispiel nach 1. Ebenso sind die Druckbegrenzungsventile auf dieselben Werte wie bei dem Ausführungsbeispiel nach 1 eingestellt. Der Hydrospeicher 34 ist auf denselben Druck wie bei dem Ausführungsbeispiel nach 1 vorgespannt.
Der dritte Zylinderraum 68 ist über ein elektromagnetisch betätigbares 2/2-Wegesitzventil 75, das in einer Ruhestellung sperrt, mit dem ersten Fluidpfad 30 und über ein weiteres elektromagnetisch betätigbares 2/2-Wegesitzventil 76, das auch in seiner Ruhestellung sperrt, mit dem zweiten Fluidpfad verbindbar. Dazu ist der Zylinderraum 68 über eine Leitung 77 an die beiden Wegesitzventile 75 und 76 angeschlossen.
Wenn das Wegesitzventil 75 offen und das Wegesitzventil 76 geschlossen ist, so sind die beiden Zylinderräume 66 und 68 zusammen fluidisch mit dem Arbeitsanschluss 26 der Hydroeinheit 25 verbunden. Die Wirkflächen A1 und A3 addieren sich zu einer in Einfahrrichtung wirksamen Gesamtwirkfläche, die genauso groß wie die in Ausfahrrichtung wirksame Wirkfläche A2 ist. Wenn das Wegesitzventil 76 offen und das Wegesitzventil 75 geschlossen ist, so sind die beiden Zylinderräume 67 und 68 zusammen fluidisch mit dem Arbeitsanschluss 27 der Hydroeinheit 25 verbunden. Weil die Wirkflächen A2 und A3 in entgegengesetzte Richtungen wirken, wird die in Ausfahrrichtung wirksame Wirkfläche A2 um die Wirkfläche A3 vermindert, so dass sich eine in Ausfahrrichtung wirksame Gesamtwirkfläche ergibt, die genauso groß wie die in Einfahrrichtung wirksame Wirkfläche A1 ist. Wenn das Wegesitzventil 75 offen und das Wegeventil 76 geschlossen ist, hat man also einen Gleichgangzylinder mit großen Wirkflächen, und wenn das Wegesitzventil 76 offen und das Wegeventil 75 geschlossen ist, hat man einen Gleichgangzylinder mit kleineren Wirkflächen.
Die Druckbegrenzungsventile 32, 35 und 50 sowie die Ventile 33, 36, 40 und 45 arbeiten unabhängig davon, ob der Zylinderraum 68 nun mit dem Zylinderraum 66 oder mit dem Zylinderraum 67 zusammengeschaltet ist, in gleicher Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel nach 1.
In 3 ist von einem hydrostatischen Antrieb nur der Hydrozylinder 80 gezeigt. Dieser besitzt ein mehrteiliges Zylindergehäuse 11, in dem zwei Hohlräume ausgebildet sind, die durch jeweils einen Teilkolben 81 beziehungsweise Teilkolben 82 eines zusammengesetzten Kolbens 83 in jeweils zwei Zylinderräume 66 und 69 beziehungsweise Zylinderräume 67 und 68 aufgeteilt sind. Die beiden Teilkolben 81 und 82 sind durch eine Stange 84, die sich von dem einen Hohlraum dicht durch das Zylindergehäuse 11 hindurch in den anderen Hohlraum erstreckt. Von der der Stange 84 abgewandten Seite ragt von dem Teilkolben 81 eine Kolbenstange 63 nach außen, die einen größeren Durchmesser als die Stange 84 und einen kleineren Durchmesser als der Teilkolben 81 hat. Der Durchmesser des Teilkolbens 82 ist gleich dem Durchmesser der Kolbenstange 63. Alle drei Zylinderräume 66, 67 und 68 sind somit Ringräume, wobei der Teilkolben 82 mit der in Einfahrrichtung der Kolbenstange 63 wirksamen Wirkfläche A1 den Zylinderraum 66 und der Teilkolben 81 mit der in Ausfahrrichtung der Kolbenstange 63 wirksamen Wirkfläche A2 den Zylinderraum 67 und mit der in Einfahrrichtung der Kolbenstange 63 wirksamen Wirkfläche A3 den Zylinderraum 68 begrenzt. Weil der Durchmesser des Teilkolbens 82 gleich dem Durchmesser der Kolbenstange 63 ist gilt genauso wie bei dem Ausführungsbeispiel nach 2 für die Wirkflächen folgende Beziehung: A2 = A1 + A3.
Die Zylinderräume 66, 67 und 68 des Hydrozylinders 80 aus 3 sind über Leitungen 28, 29 und 77 genauso wie die Zylinderräume 66, 67 und 68 des Hydrozylinders 60 aus 2 mit den in der 2 gezeigten sonstigen Komponenten eines hydrostatischen Antriebs verschaltet. Der Zylinderraum 69 des Hydrozylinders 80 ist wiederum durch eine Lüftungsvorrichtung 70 zur Atmosphäre entlüftet. Der Hydrozylinder 80 kann also genauso wie der Hydrozylinder 60 als Gleichgangzylinder mit großen Wirkflächen und als Gleichgangzylinder mit gegenüber den großen Wirkflächen kleineren Wirkflächen betrieben werden.
Bezugszeichenliste

10: Gleichgangzylinder
11: Zylindergehäuse
12: Kolben von 10
13: Kolbenstange
20: ringförmiger Zylinderraum
21: ringförmiger Zylinderraum
25: Axialkolbenpumpe
26: Arbeitsanschluss von 25
27: Arbeitsanschluss von 25
28: Leitung
29: Leitung
30: Fluidzweig
31: Fluidzweig
32: Druckbegrenzungsventil
33: Nachsaugventil
34: Hydrospeicher
35: Druckbegrenzungsventil
36: Nachsaugventil
40: entsperrbares Rückschlagventil
41: Steueranschluss von 40
45: entsperrbares Rückschlagventil
46: Steueranschluss von 45
50: Druckbegrenzungsventil
60: Gleichgangzylinder
61: Ringkolben von 60
62: Stirnwand an 11 von 60
63: Kolbenstange
64: Säule
65: Ringbund an 64
66: Zylinderraum in 60
67: Zylinderraum in 60
68: Zylinderraum in 60
69: Zylinderraum in 60
70: Lüftungsvorrichtung
75: 2/2-Wegesitzventil
76: 2/2-Wegesitzventil
80: Hydrozylinder
81: Teilkolben
82: Teilkolben
83: Kolben
84: Stange
A1: Wirkfläche in 66
A2: Wirkfläche in 67
A3: Wirkfläche in 68

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011056894 B4 [0002]
DE 102010036204 A1 [0002]
DE 102012020581 A1 [0002]

Claims

Hydrostatischer Antrieb mit einem Hydrozylinder (10, 60, 80) mit einem Zylindergehäuse (11) und mit einem innerhalb des Zylindergehäuses (11) verfahrbaren Kolben (12, 61, 83), der mit mindestens eine Kolbenstange (13, 63) zusammengebaut ist und gegebenenfalls unter Einschluss der Kolbenstange (63) zwei Zylinderräume (20, 21; 66, 67) voneinander trennt, mit einer Hydroeinheit (25), die zwei Arbeitsanschlüsse (26, 27) aufweist, von denen ein erster Arbeitsanschluss (26) fluidisch mit einem ersten Zylinderraum (20; 66) der zwei Zylinderräume (20, 21; 66, 67) und ein zweiter Arbeitsanschluss (27) fluidisch mit einem zweiten Zylinderraum (21;67) der zwei Zylinderräume (20, 21; 66, 67) verbunden ist, und von der Druckmittel zwischen den beiden Zylinderräumen (20, 21; 66, 67) in beide Richtungen verschiebbar ist, und mit einer Maximaldruckbegrenzungvorrichtung (32, 35) für jeden Fluidzweig zwischen einem Arbeitsanschluss (26, 27) der Hydroeinheit (25) und dem entsprechenden Zylinderraum (20, 21; 66, 67) des Hydrozylinders (10), dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in einem ersten Fluidzweig (30), dem Druckmittel aus dem zweiten Fluidzweig (31) zugeführt wird, in Abhängigkeit von dem Druck in dem zweiten Fluidzweig auf einen Druckwert begrenzt ist, der kleiner ist als der Druckwert des Druckes, auf den die Maximaldruckbegrenzungsvorrichtung (32, 35) eingestellt ist.
Hydrostatischer Antrieb nach Patentanspruch 1, wobei der kleinere Druckwert ein fester Wert ist.
Hydrostatischer Antrieb nach Patentanspruch 2, wobei der kleinere Druckwert so gewählt ist, dass die Summe aus diesem Druck und dem Druck, auf den die Maximaldruckbegrenzungsvorrichtung (32, 35) eingestellt ist, gleich dem Summendruck gemäß der Spezifikation der Hydroeinheit (25) ist.
Hydrostatischer Antrieb nach Patentanspruch 2 oder 3, wobei der Druck im ersten Fluidzweig (30) auf den festen kleineren Druckwert nur solange begrenzt ist, bis der Druck im zweiten Fluidzweig (31) bis auf den kleineren Druckwert abgefallen ist.
Hydrostatischer Antrieb nach Patentanspruch 4, wobei ein Druckbegrenzungsventil (50) vorhanden ist, das auf den kleineren Druckwert eingestellt ist und wobei zwischen dem Druckbegrenzungsventil (50) und dem ersten Fluidzweig (30) ein Ventil (40) angeordnet ist, das offen ist, wenn der Druck im zweiten Fluidzweig (31) höher ist als im ersten Fluidzweig (30), und das geschlossen ist, wenn der Druck im zweiten Fluidzweig (31) geringer ist als im ersten Fluidzweig (30).
Hydrostatischer Antrieb nach Patentanspruch 5, wobei das Ventil ein entsperrbares Rückschlagventil (40) ist, das zum Druckbegrenzungsventil (50) hin sperrt und dessen Steueranschluss (41) fluidisch mit dem zweiten Fluidzweig (31) verbunden ist.
Hydrostatischer Antrieb nach Patentanspruch 5 oder 6, wobei ein auf den kleineren Druckwert eingestelltes Druckbegrenzungsventil (50) vorhanden ist, das über eine Ventilanordnung (40, 45) jeweils mit dem Fluidzweig (30,31) verbindbar ist, in dem im Vergleich zum anderen Fluidzweig der niedrigere Druck herrscht.
Hydrostatischer Antrieb nach den Patentansprüchen 6 und 7, wobei zwischen dem Druckbegrenzungsventil (50) und dem ersten Fluidzweig (30) ein erstes entsperrbares Rückschlagventil (40) und zwischen dem Druckbegrenzungsventil (50) und dem zweiten Fluidzweig (31) ein zweites entsperrbares Rückschlagventil (45) angeordnet ist.
Hydrostatischer Antrieb nach einem vorhergehenden Patentanspruch, wobei zur Maximaldruckabsicherung an den ersten Fluidpfad (30) ein erstes Druckbegrenzungsventil (32) und an den zweiten Fluidpfad (31) ein zweites Druckbegrenzungsventil (35) angeschlossen ist.
Hydrostatischer Antrieb nach einem vorhergehenden Patentanspruch, wobei die Hydroeinheit eine Axialkolbeneinheit (25) mit einer Kolbentrommel ist, die in der Verdrängerkolben bewegbar sind und die gegen eine mit Steuerschlitzen versehene Steuerfläche gedrückt wird.