DE3912277A1

DE3912277A1 - Hydromaschine

Info

Publication number: DE3912277A1
Application number: DE19893912277
Authority: DE
Inventors: Hans-Walter Ing Grad Dowy; Joachim Ing Grad Goerlich; Friedhelm Dipl Ing Kramer
Original assignee: Kracht Pumpen und Motorenfabrik GmbH and Co KG
Current assignee: Kracht GmbH
Priority date: 1989-04-14
Filing date: 1989-04-14
Publication date: 1990-10-18
Also published as: DE3912277C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Hydromaschine mit einer Vorrichtung zur Erfassung ihrer Abtriebsdrehzahl, die einen mit der Abtriebswelle der Hydromaschine bewegten Impulsgeber und einen von dem Impulsgeber beaufschlagten ruhenden Sensor aufweist.

Beim Betreiben hydraulischer Systeme besteht vielfach der Wunsch, die von den Hydromaschinen gelieferten Zustandsgrößen zum Zweck der Überwachung, Steuerung oder Regelung zu erfassen und anzuzeigen. Neben dem Druck p und dem Durchfluß Q ist die Abtriebsdrehzahl n ₂ einer Hydromaschine eine solche wichtige Zustands größe, da das Unter- oder Überschreiten von vorgegebenen Drehzahl-Grenzwerten zu schwerwiegenden Funktionsstörungen führen kann. Beispiele aus der Praxis sind der Einsatz von Hydromotoren als Lüfterantrieb in Kühlsystemen, als Unwuchtantrieb in Vibrationswalzen, die mit einer bestimmten Verdichtungsfrequenz arbeiten, oder als Antrieb des Dreh tellers bei Salzstreufahrzeugen.

Es ist bekannt, eine sensorische Drehzahlüberwachung durch außerhalb des Hydromotors angeordnete Elemente, zum Beispiel durch Lochscheiben oder Zahnkränze an Kupplungsbauteilen, oder herausgeführte Abtriebswellen vorzunehmen. Hierbei ist jedoch ein beträchtlicher Auf wand erforderlich, um die Anordnung zur Drehzahlüber wachung gegen Beschädigung, Verstellung und vor allem gegen Umwelteinflüsse (Wasser, Staub, Salz etc.) zu schützen. Außerdem erfordert die Drehzahlmessung außer halb des Hydromotors zusätzlichen Einbauraum, der in vielen Fällen, zum Beispiel bei Baumaschinen, nicht vorhanden ist. Dies und die Kosten sind die Gründe, weshalb in der praxis meistens auf eine Drehzahlüber wachung des Hydromotors verzichtet wird.

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hydromaschine mit einer Vorrichtung zur Erfassung der Abtriebsdrehzahl so auszugestalten, daß keine außerhalb der Hydromaschine angeordneten Elemente notwendig sind. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Impulsgeber und der Sensor innerhalb der Hydromaschine angeordnet sind.

Der Vorteil der Erfindung liegt in der kompakten und geschützten Bauweise der Hydromaschine bei gleich zeitiger kostengünstiger Ausführung.

Außerdem ermöglicht der Einsatz von Hydromaschinen nach der Erfindung die Lösung für einige spezielle Probleme in der Antriebstechnik, insbesondere auf dem Gebiet der Vibrationswalzen zur Bodenverdichtung. Eine solche Vibra tionswalze besitzt z.B. an ihrer Vorder- und ihrer Hinter achse je einen Hydromotor gleicher Größe in Reihenschaltung.

Die Hydromotoren laufen mit einer bestimmten Drehzahl in Abhängigkeit von der gewünschten Verdichtungsfrequenz und treiben die Unwuchtmassen der Vibrationswalzen an. Bedingt durch ungleiches Motorverhalten, zum Beispiel abweichende volumetrische Wirkungsgrade, externe Leck ölabfuhr, und sonstige Störgrößen, zum Beispiel Boden verhältnisse, arbeiten beide Vibrationswalzen nicht mit gleicher Verdichtungsfrequenz und ohne die gewünschte Synchronisation der beiden Unwuchtmassen. Schwingungs probleme, Resonanzerscheinungen, Geräusche etc. sind die Folge und verlangen zu ihrer Beseitigung besondere kon struktive Maßnahmen.

Auch hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Die Probleme werden in Weiterbildung der Erfindung gelöst durch einen hydraulischen Regelkreis zur Synchronisation zweier Hydro maschinen, von denen jede eine Vorrichtung nach der Er findung aufweist, wobei der hydraulische Regelkreis dadurch gekennzeichnet ist, daß die Hydromaschinen in Reihe geschaltet und zu der Hydromaschine mit dem kleineren Schluckvolumen ein Proportional-Wegeventil parallel geschaltet ist, das in Abhängigkeit von der Differenz der von den Sensoren er faßten Abtriebsdrehzahlen verstellbar ist.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher be schrieben. Als Ausführungsbeispiele wurden dabei Hydro motoren verwendet. Die Analogie zu Hydropumpen ist offen sichtlich. Es zeigen:

Fig. 1 einen Hydromotor in der Form einer Zahn radpumpe in der Ansicht mit Impulsgeber und Sensor enthaltenden Teil im Axialschnitt;

Fig. 2 den in Fig. 1 als Axialschnitt dargestellten Teil des Hydromotors mit geändertem Impuls geber;

Fig. 3 den in Fig. 1 als Axialschnitt dargestellten Teil des Hydromotors mit einem dritten Impulsgeber;

Fig. 4 einen Hydromotor in der Darstellung der Fig. 1 mit geändertem Impulsgeber und Sensor;

Fig. 5 ein Schaltbild eines hydraulischen Regel kreises mit zwei Hydromotoren für den Antrieb je einer Unwuchtmasse;

Fig. 6 ein mit Fig. 5 übereinstimmendes Schaltbild mit zwei anderen Unwuchtmassen;

Fig. 7 ein Diagramm mit von den Impulsgebern ausgehenden Signalen und Spannungskurven;

Fig. 8 ein Diagramm mit den Flächenanteilen der Signale.

Der als Außenzahnradmaschine ausgebildete Hydromotor weist ein Gehäuse 1 auf. An seinen beiden Stirnseiten wird das Gehäuse 1 durch einen Abschlußdeckel 2 und einen Flanschdeckel 3 verschlossen. In dem Gehäuse 1 ist eine Radkammer 4 gebildet. Die Rad kammer 4 nimmt zwei Zahnräder auf, die nach Art eines Zahn radgetriebes ineinander greifen. Das in der Zeichnung dar gestellte Verdrängerzahnrad 5 ist mit einer den Flansch deckel 3 durchsetzenden Abtriebswelle 6 verbunden, deren Drehzahl gemessen wird.

In dem Abschlußdeckel 2 ist koaxial zu der Abtriebswelle 6 ein Meßraum 7 ausgespart. In den Meßraum 7 ragt in Axial richtung der Abtriebswelle 6 ein Impulsgeber 8. Quer zu dem Impulsgeber 8 ragt in den Meßraum 7 ein Drehzahlsensor 9.

Mit Hilfe eines in dem Abschlußdeckel 2 vorgesehenen Gewindes 11 sowie einer Mutter 12 ist der Abstand des Drehzahlsensors 9 von dem Impulsgeber 8 einstellbar. Nach Einstellung wird der Drehzahlsensor 9 durch Ver gießen und/oder Kleben fixiert.

Bei den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungs beispielen ist der Impulsgeber 8 in der Abtriebswelle 6 des Verdrängerzahnrads 5 befestigt. Er besteht - Fig. 1 - aus mindestens einem exzentrisch in Axialrichtung angeordne ten Stift 13 oder aus einer - Fig. 2 - koaxial angeordne ten Nockenscheibe 14. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Impulsgeber in Form eines Zapfens 15 an die Abtriebswelle 6 angeformt. Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Dreh zahlsensor 9 in der Radkammer 4, nämlich im hydraulischen Arbeitsraum direkt über dem Verdrängerzahnrad 5, angeordnet.

Bei den Schaltbildern in den Fig. 5 und 6 sind zwei Hydromotoren 20, 30 der bisher beschriebenen Art in Reihe geschaltet. Die beiden Hydromotoren 20, 30 haben ein geringfügig unterschiedliches Schluckvolumen Vg und als Drehzahlsensor 9 eine Ausführung z.B. nach Fig. 1, bei der der Impulsgeber 8 für jede Umdrehung des Hydro motors 20, 30 einen Impuls erzeugt, der über den Dreh zahlsensor 9 abgegeben wird. Die Stellung des Impuls gebers 8 und die Lage von Unwuchtmassen 21, 31 am Abtrieb eines jeden Hydromotors 20, 30 sind genau zugeordnet. Im Idealfall liegen die beiden Massen 21, 31 der Vorder- und Hinter achse um 180° zueinander versetzt.

Dem Hydromotor 20 mit dem kleineren Schluckvolumen ist ein Proportional-Wegeventil 16 zugeordnet. Das Proportional-Wegeventil 16 hat bezogen auf den Hydro motor 20 Bypass-Funktion. Das Proportional-Wegeventil 16 kann ein separates Bauteil sein, aber auch direkt im Hydromotor 20 untergebracht sein.

Bei gleichem Pumpen-Förderstrom Q _2Pu für beide Hydro motoren 20, 30 dreht der Motor 20 mit dem kleineren Schluckvolumen höher als der Hydromotor 30 mit dem größeren Schluckvolumen. Die von der Elektronik er faßte Abweichung der Drehzahlen wird über das Pro portional-Wegeventil 16 als Stellglied kompensiert. Es wird ein Bypass-Strom dem Motor 20 abgezweigt und dem Motor 30 zugeführt. Auch bei umgekehrter Durch flußrichtung - Reversierbetrieb - wird in gleicher Weise verfahren.

Zu Synchronisation der Unwuchtmassen 21, 31 wird das von den Impulsgebern 8 ausgehende Signal verarbeitet. Das Prinzip der Verarbeitung ergibt sich aus dem Diagramm nach Fig. 7: Der Impuls des Sensors 8 des einen Motors, zum Beispiel des Hydromotors 20, setzt ein Spannungssignal, während durch den Impuls des zweiten - Hydromotor 30 - dieses Signal gelöscht wird. Bei Regelabweichung 0 ergibt sich durch Integration der Spannungswerte ein Flächenanteil von 50%. Durch Voreilen oder Nachlaufen einer Masse, zum Beispiel 21, bezogen auf die andere Masse, zum Beispiel 31, wird dieser Prozentsatz vermindert oder vergrößert, wie das Diagramm in Fig. 8 deutlich macht. Von einer bestimmten, vorgegebenen Abweichung beginnt der Regelmechanismus in Richtung auf eine Abweichung 0 zu arbeiten.

Neben der Eignung für den Einsatz bei Doppel-Vibrations walzen kann diese Regelung auch bei anderen, ähnlich gelagerten Problemstellungen Anwendung finden und zu wirksamer technischer Verbesserung beitragen.

Claims

1. Hydromaschine mit einer Vorrichtung zur Erfassung ihrer Abtriebsdrehzahl, die einen mit einer Abtriebs welle der Hydromaschine bewegten Impulsgeber und einen von dem Impulsgeber beaufschlagten ruhenden Sensor aufweist, dadurch gekennzeichnte, daß der Impulsgeber (8) und der Sensor (9) innerhalb der Hydromaschine angeordnet sind.

2. Hydromaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (9) im Abschlußdeckel (2) der Hydro maschine angeordnet ist.

3. Hydromaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (9) im hydraulischen Arbeitsraum (4) der Hydromaschine angeordnet ist.

4. Hydromaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (9) über einem Verdrängerzahnrad (5) der Hydromaschine angeordnet ist.

5. Hydromaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber (8) in der Welle (3) der Hydromaschine befestigt ist.

6. Hydromaschine nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß als Impulsgeber (8) mindestens ein Stift (13) vorgesehen ist, der exzentrisch zu der Welle (3) befestigt ist.

7. Hydromaschine nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß als Impulsgeber (8) eine Nocken scheibe (14) vorgesehen ist.

8. Hydromaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber (8) als fester Bestandteil der Welle (6) der Hydro maschine ausgeführt ist.

9. Hydraulischer Regelkreis zur Synchronisation zweier Hydromaschinen, von denen jede eine Vor richtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auf weist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydro maschinen (20; 30) in Reihe geschaltet und zu der Hydromaschine (20) mit dem kleineren Schluck volumen ein Proportional-Wegeventil (16) parallel geschaltet ist, das in Abhängigkeit von der Differenz der von den Sensoren (9) erfaßten Abtriebs drehzahl verstellbar ist.

10. Hydraulischer Regelkreis nach Anspruch 9 für zwei Hydromaschinen, von denen jede eine Unwucht masse an der Vorder- und Hinterachse einer Vibrationswalze zur Bodenverdichtung antreibt, dadurch gekennzeichnet, daß von jedem Sensor (9) mindestens ein Impuls pro Umdrehung der zu geordneten Hydromaschine abgegeben ist, die Stellung des Impulsgebers (8) und der Unwucht masse (21, 31) definiert einander zugeordnet sind und die Unwuchtmassen der Vorder- und der Hinterachse um 180° zueinander versetzt sind.

11. Hydraulischer Regelkreis nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Impuls des einen Sensors ein Spannungssignal setzt und der Impuls des anderen Sensors das Spannungs signal löscht, und daß eine Regelabweichung 0 proportional einem Flächenanteil von 50% des integrierten Spannungssignals ist.

12. Hydraulischer Regelantrieb nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Proportional-Wegeventil (16) Bestand teil der ihm zugeordneten Hydromaschine ist.