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Die
Erfindung betrifft einen hydrostatischen Antrieb mit Rückgewinnung
von Bremsenergie.
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Beim
hydrostatischen Fahrantrieben wird in der Regel durch einen Verbrennungsmotor
ein hydrostatisches Getriebe angetrieben. Das hydrostatische Getriebe
weist eine Hydropumpe und einen damit im geschlossenen Kreislauf
verbunden Hydromotor auf. Kommt es bei einem so angetriebenen Fahrzeug
zu einem Schiebebetrieb, so wirkt der Hydromotor als Pumpe. Diese
Pumpwirkung des Hydromotors kann zum Abbremsen des Fahrzeugs verwendet
werden. Dabei ist es bereits bekannt, das gepumpte Druckmittel in
einen Hochdruckspeicher zu fördern
und so die Bremsenergie wieder verfügbar zu machen. Umgekehrt kann
beim Beschleunigen die in dem Hochdruckspeicher gespeicherte Energie
eingesetzt werden, um die dann wieder als Hydromotor arbeitende
Maschine anzutreiben.
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Ein
solcher Fahrantrieb mit einem verstellbaren Hydromotor und einem
Hochdruckspeicher sowie einem Niederdruckspeicher, die an den Arbeitsleitungen
des hydrostatischen Getriebes unmittelbar angeschlossen sind, ist
aus der
AT 395 960 B bekannt.
Der dort vorgeschlagene Fahrantrieb weist einen verstellbaren Hydromotor
auf, der aus einer Neutralposition heraus in einer ersten Richtung
und einer entgegengesetzten zweiten Richtung auslenkbar ist. Während des
normalen Fahrbetriebs wird der Hydromotor in einer ersten Richtung
ausgelenkt und der Hydromotor zum Antrieb des Fahrzeugs genutzt.
Ist eine gewünschte
Fahrgeschwindigkeit erreicht so wird der Schwenkwinkel durch Zurücknehmen
der Auslenkung eines Verstellmechanismus des Hydromotors verringert.
Wird der Schwenkwinkel bis in seine Neutralstellung zurückgenommen, so
befindet sich das Fahrzeug in einem antriebslosen Zustand und rollt.
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Zum
Abbremsen des Fahrzeugs wird der Hydromotor in entgegengesetzter
Richtung ausgelenkt. Dadurch pumpt der Motor nun das Druckmittel
in entgegengesetze Richtung in dem hydraulischen Kreislauf. Durch
dieses Umschwenken des Hydromotors wird es erreicht, dass immer
die selbe Anschlussseite des Hydromotors die mit dem Hochdruck beaufschlagte
Seite ist. Durch die Pumpwirkung des Hydromotors wird das Druckmittel
in den Hochdruckspeicher gepumpt. Das hierzu erforderliche Druckmittel
wird durch den Hydromotor aus einem Niederdruckspeicher angesaugt.
Für eine
anschließende
Beschleunigung steht die in dem Hochdruckspeicher gespeicherte Energie
zur Verfügung.
Der Hydromotor wird nunmehr wieder in Richtung seiner ersten Auslenkung
ausgeschwenkt und das in dem Hydrospeicher unter hohem Druck stehende
Druckmittel wird dem Hydromotor zugeführt und so zur Beschleunigung
genutzt. Auf der Niederdruckseite des Hydromotors ist der Niederdruckspeicher
angeordnet, in den das aus dem Hochdruckspeicher unter hohem Druck
entnommene Druckmittel nach Entspannung über den Hydromotor zugeführt wird.
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Die
beschriebene Anordnung hat den Nachteil, dass zum Aufladen des Hochdruckspeichers
ein Verschwenken des Hydromotors erforderlich ist. Dies führt insbesondere
dazu, dass jeweils beim Wechsel von einem Last- in einen Bremsbetrieb
der Hydromotor über
seine Neutrallage hinaus verstellt werden muss. Dadurch entsteht
zwischenzeitlich eine ungebremste Bewegung, z.B. ein frei rollendes
Fahrzeug, was insbesondere in überraschend
auftretenden Bremssituationen zu kritischen Situationen führen kann.
Je nach Fahrzeuggeschwindigkeit legt das Fahrzeug in dem zur Umsteuerung
des Hydromotors erforderlichen Zeitraum eine erhebliche Wegstrecke
zurück,
bevor eine Bremswirkung eintritt.
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Zudem
ist es nachteilig, dass zur Speicherung und Rückgewinnung der Bremsenergie
bei dem bekannten hydraulischen Kreislauf zwei Speicherelemente
vorhanden sein müssen,
von denen einer die Funktion des Hochdruckspeichers und der andere
einen Volumenausgleich übernimmt.
Die Rückgewinnung
der gespeicherten Energie erfolgt direkt über den Hydromotor.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, einen hydraulischen Antrieb zu schaffen,
bei dem eine Speicherung und Rückgewinnung
von Bremsenergie mit lediglich einem Speicherelement indirekt möglich ist.
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Die
Aufgabe wird durch den erfindungsgemäßen hydrostatischen Antrieb
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Der
erfindungsgemäße hydrostatische
Antrieb umfasst eine Hydropumpe und einen Hydromotor. Die Hydropumpe
und der Hydromotor sind über
eine erste Arbeitsleitung und eine zweite Arbeitsleitung in einem geschlossenen
Kreislauf miteinander verbindbar. Der hydrostatische Antrieb weist
weiterhin einen Speicher zum Speichern von Druckenergie auf. Zur
Rückgewinnung
der gespeicherten Energie des Speichers ist der Speicher mit einer
saugseitigen Arbeitsleitung der Hydropumpe verbindbar.
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Bei
dem erfindungsgemäßen hydrostatischen
Antrieb ist es besonders vorteilhaft, dass die in dem Speicher gespeicherte
Energie durch Verbinden des Speichers mit der saugseitigen Arbeitsleitung
der Hydropumpe zurück
gewonnen wird. Dadurch ist kein direkter Anschluss an dem Hydromotor
erforderlich, um aus dem Speicher den Hydromotor mit Druckmittel
zu beaufschlagen. Vielmehr wird der saugseitige Druck der Hydropumpe
erhöht,
so dass die von der primären
Antriebsquelle der Hydropumpe aufgenommene Energie reduziert wird.
Durch die indirekte Rückführung der
gespeicherten Energie ist der eingangsseitige Anschluss des Hydromotors
stets mit dem förderseitigen
Anschluss der Hydropumpe verbunden.
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Die
in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
betreffen vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen hydrostatischen
Antriebs.
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Insbesondere
ist es vorteilhaft, den Speicher zum Speichern von Druckenergie
parallel zu einer saugseitigen Arbeitsleitung der Hydropumpe zu
schalten, so dass im Schiebebetrieb des hydrostatischen Antriebs durch
den dann als Pumpe wirkenden Hydromotor sowohl die Saugseite der
Hydropumpe als auch der Speicher durch den pumpenden Hydromotor
mit Druckmittel beaufschlagt werden. Dabei ist es insbesondere vorteilhaft,
ein Saugdrucksicherungsventil vorzusehen, welches in einem parallel
zur Speicherleitung angeordneten Arbeitsleitungsabschnitt vorgesehen
ist. Durch das dort angeordnete Saugdrucksicherungsventil wird bei Überschreiten
eines Grenzwerts für
den saugseitig der Hydropumpe herrschenden Druck eine Verbindung
zwischen dem Hydromotor und der Hydropumpe unterbrochen. Damit wird
sichergestellt, dass auf der Saugseite der Hydropumpe stets nur
der erforderliche Mindestdruck herrscht. Die überschüssige geförderte Druckmittelmenge wird
durch den Hydromotor in das Speicherelement gefördert. Bei einem Abfallen des
Drucks in der saugseitigen Arbeitsleitung durch Ansaugen von Druckmittel
durch die Hydropumpe, wie es beispielsweise bei einem von einem
Nullhub verschiedenen Fördervolumen
der Hydropumpe auftritt, wird dann automatisch durch den Hydromotor
eine ausreichende Druckmittelmenge in die saugseitige Arbeitsleitung
gefördert.
Somit wird dem Speicher immer nur überschüssiges Druckmittel zugeführt.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, während
der Rückgewinnung
der gespeicherten Druckenergie den stromabwärtigen Anschluss des Hydromotors
mit einer Saugdruckhaltevorrichtung verbinden zu können. Mit
Hilfe der Saugdruckhaltevorrichtung wird in der saugseitigen Arbeitsleitung
ein Mindestdruck aufrechterhalten. Durch das Aufrechterhalten des
Mindestdrucks in der saugseitigen Arbeitsleitung wird auf der Saugseite
der Hydropumpe der für
den sicheren Betrieb der Hydropumpe erforderliche Mindestsaugdruck
sichergestellt. Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, bei Unterschreiten
des Mindestsaugdrucks in der saugseitigen Arbeitsleitung einen stromabwärtigen Anschluss
des Hydromotors mit der saugseitigen Arbeitsleitung zu verbinden. Durch
das automatische Verbinden wird das durch den Hydromotor im Schiebebetrieb
geförderte
Druckmittel wieder unmittelbar dem Sauganschluss der Hydropumpe
zugeführt.
Eine solche Situation tritt beispielsweise auf, wenn während eines
Beschleunigungsvorgangs die Energie des Speichers rückgewonnen
wird und der Druck im Speicherelement so weit gefallen ist, dass
ein ausreichender Druck in der saugseitigen Arbeitsleitung allein
aufgrund des Speicherelements nicht sichergestellt werden kann.
Die Saugdruckhaltevorrichtung umfasst vorzugsweise ein Saugdruckbegrenzungsventil,
durch welches der stromabwärtige
Anschluss des Hydromotors mit einem Tankvolumen verbindbar ist.
Mit Hilfe des Saugdruckbegrenzungsventils wird das durch den Hydromotor
geförderte
Druckmittel in ein Tankvolumen entspannt, sofern der in der saugseitigen
Arbeitsleitung herrschende Druck im Hinblick auf den Mindestsaugdruck
ausreichend ist.
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Besonders
vorteilhaft ist es, dem Speicher eine Speicherdruckhaltevorrichtung
vorzuschalten. Mit Hilfe der Speicherdruckhaltevorrichtung wird
der in dem Speicher herrschende Druck oberhalb eines Mindestwerts gehalten.
Dies hat zur Folge, dass im Schiebebetrieb durch den Hydromotor
von Anfang an gegen einen mindestens in dem Speicherelement vorhandenen
Druck gefördert
werden muss. Dadurch lässt
sich beispielsweise die Bremswirkung, die durch das Fördern von
Druckmittel gegen den Speicherdruck erzielt wird, erhöhen. Insbesondere
ist es vorteilhaft, die Speicherdruckhaltevorrichtung mit einem
Rückschlagventil
und einem Druckbegrenzungsventil auszubilden. Durch das Rückschlagventil
wird sichergestellt, dass bei auftretender Leckage und in Folge dessen
sinkendem Speicherdruck unabhängig
von dem tatsächlich
vorhandenen Speicherdruck ein Befüllen des Speichers möglich ist,
sofern in der angeschlossenen Leitung ein Druck herrscht, welcher
den Speicherdruck übersteigt.
Gleichzeitig wird durch die Verwendung eines Speicherdruckbegrenzungsventils
sichergestellt, dass eine Entnahme von Druckmittel aus dem Speicher
jeweils nur dann erfolgen kann, wenn der in dem Speicher vorhandene
Druck oberhalb eines absoluten Werts liegt. Damit wird die Entnahme
unabhängig
von einem zwischen dem Speicher und einem Teil des hydraulischen
Antriebs herrschenden Differenzdruck. Eine Entnahme von Druckmittel
ist ausschließlich
von dem in dem Speicher herrschenden absoluten Druck abhängig.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, den stromaufwärtigen Anschluss des Hydromotors
unabhängig
von dem jeweiligen Betriebszustand des hydrostatischen Antriebs
mit der förderseitigen
Arbeitsleitung der Hydropumpe zu verbinden. Das Verbinden des stromaufwärtigen Anschlusses
des Hydromotors mit der förderseitigen
Arbeitsleitung hat den Vorteil, dass die unterschiedlichen Betriebssituationen
ausschließlich
auf der stromabwärts
des Hydromotors gelegenen Seite des hydrostatischen Antriebs geschaltet
werden. Hierzu ist besonders vorteilhaft stromaufwärts und
stromabwärts
des Hydromotors jeweils ein Aktuator-betätigtes
Wegeventil angeordnet. Durch das Vorsehen von zwei Aktuator-betätigten Wegeventilen
kann die Förderrichtung
in dem hydraulischen Kreislauf umgekehrt werden. Damit ist unabhängig von
der Förderrichtung
innerhalb des hydraulischen Kreislaufs jeweils stromabwärts des
Hydromotors ein Wegeventil angeordnet. Durch das stromaufwärts des
Hydromotors gelegene Wegeventil wird dabei lediglich die Verbindung
des stromaufwärtigen
Anschlusses des Hydromotors mit der stromaufwärtigen Arbeitsleistung realisiert.
Das Umschalten zwischen verschiedenen Betriebssituationen, also
dem Bremsen und Aufladen des Speichers sowie dem nachfolgenden Rückgewinnen
der gespeicherten Bremsenergie erfolgt dagegen ausschließlich auf
der stromabwärts
des Hydromotors gelegenen Seite durch das dort vorgesehene Wegeventil.
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Ein
Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen hydrostatischen
Antriebs ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden
Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigt:
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1 ein
Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen hydrostatischen
Antriebs.
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In
der 1 ist ein erfindungsgemäßer hydrostatischer Antrieb 1 dargestellt.
Der hydrostatische Antrieb 1 weist eine in ihrem Fördervolumen
und Förderrichtung
einstellbare Hydropumpe 2 auf. In dem hydrostatischen Antrieb
ist ein ebenfalls verstellbarer Hydromotor 3 in einem geschlossenen
hydraulischen Kreislauf angeordnet. Der geschlossene hydraulische
Kreislauf wird durch eine erste Arbeitsleitung 4 und eine
zweite Arbeitsleitung 5 gebildet, die mit jeweils einem
Anschluss an der Hydropumpe 2 verbunden sind. Die erste
Arbeitsleitung 4 verzweigt sich in einen ersten Arbeitsleitungsabschnitt 4a und
einen zweiten Arbeitsleitungsabschnitt 4b. Dementsprechend
verzweigt sich auf der dem Hydromotor 3 zugewandten Seite
des geschlossenen hydraulischen Kreislaufs die zweite Arbeitsleitung 5 in
einen ersten Arbeitsleitungszweig 5a und einen zweiten
Arbeitsleitungszweig 5b. Um einen geschlossenen hydraulischen
Kreislauf zu realisieren, ist unmittelbar mit dem Hydromotor 3 eine
erste Hydromotoranschlussleitung 6 und eine zweite Hydromotoranschlussleitung 7 vorgesehen,
die von der Förderrichtung
abhängig
einen stromaufwärtigen
bzw. stromabwärtigen
Anschluss des Hydromotors 3 bilden. Während des normalen Fahrbetriebs,
der einem herkömmlichen
hydrostatischen Antrieb entspricht, ist der zweite Arbeitsleitungsabschnitt 4b der
ersten Arbeitsleitung 4 über ein erstes Schaltventil 8 mit
der ersten Hydromotoranschlussleitung 6 verbunden.
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Für die nachfolgende
Beschreibung wird angenommen, dass für eine Vorwärts-Fahrt die Hydropumpe 2 Druckmittel
in die erste Arbeitsleitung 4 und weiter über den
zweiten Arbeitsleitungsabschnitt 4b der ersten Arbeitsleitung 4 und
das erste Schaltventil 8 sowie über die erste Hydromotoranschlussleitung 6 zu
dem Hydromotor 3 fördert.
Stromabwärts
des Hydromotors 3 ist die zweite Hydromotoranschlussleitung 7 über ein zweites
Schaltventil 9 mit dem zweiten Arbeitsleitungsabschnitt 5b der
zweiten Arbeitsleitung 5 sowie die zweite Arbeitsleitung 5 mit
dem saugseitigen Anschluss der Hydropumpe 2 verbunden.
Bei Rückwärts-Fahrt
kehrt sich dementsprechend die Förderrichtung
der Hydropumpe 2 um, so dass bei Rückwärts-Fahrt die Hydropumpe 2 in die
zweite Arbeitsleitung 5 fördert. Diese und die möglichen
weiteren Schaltstellungen des ersten Schaltventils 8 sowie
des zweiten Schaltventils 9 werden nachfolgend noch ausführlich erläutert.
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Der
beschriebene hydrostatische Antrieb 1 kann z. B. ein Fahrantrieb
einer Baumaschine sein. In diesem Fall wird als Antriebsmaschine 10 vorzugsweise
eine Dieselbrennkraftmaschine eingesetzt. Die Antriebsmaschine 10 ist über eine
Antriebswelle 11 mit der Hydropumpe 2 verbunden
und treibt diese an. Ebenfalls mit der Antriebswelle 11 ist
eine Speisepumpe 12 zum Erzeugen eines Mindestdrucks in
dem geschlossenen hydraulischen Kreislauf vorgesehen. Die Speisepumpe 12 saugt
aus einem Tankvolumen 13 Druckmittel über eine Saugleitung 14 an
und fördert
es in eine Speiseleitung 15. Die Speiseleitung 15 verzweigt
sich in einen ersten Speiseleitungsabschnitt 15' und einen zweiten
Speiseleitungsabschnitt 15''. In dem ersten
Speiseleitungsabschnitt 15',
welcher die Speiseleitung mit der ersten Arbeitsleitung 4 verbindet,
sowie in dem zweiten Speiseleitungsabschnitt 15'', der die Speiseleitung 15 mit
der zweiten Arbeitsleitung 5 verbindet, ist eine erste Speiseventileinheit 16 bzw.
eine zweite Speiseventileinheit 17 angeordnet. Die erste
Speiseventileinheit 16 und die zweite Speiseventileinheit 17 sind
identisch aufgebaut. Um unnötige
Wiederholungen zu vermeiden wird nachfolgend lediglich der Aufbau
der Speiseventileinheit 16 ausführlich erläutert.
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Die
erste Speiseventileinheit 16 weist ein in Richtung auf
die erste Arbeitsleitung 4 hin öffnendes Rückschlagventil 18 auf.
In einer parallel dazu angeordneten Bypass-Leitung 21 ist
ein Druckbegrenzungsventil 19 zur Absicherung des in der
ersten Arbeitsleitung 4 herrschenden Drucks vorgesehen.
Das Druckbegrenzungsventil 19 ist durch eine Druckfeder 20 in
Schließrichtung
belastet. Entgegengesetzt zu der Kraft der Druckfeder 20 wirkt
auf das Druckbegrenzungsventil 19 über eine Messleitung 22 der
in der Bypass-Leitung 21 und somit in der ersten Arbeitsleitung 4 herrschende
Druck. Übersteigt
der Druck in der ersten Arbeitsleitung 4 folglich einen
durch die Druckfeder 20 festgelegten Grenzwert, so wird
durch die hydraulische Kraft das Druckbegrenzungsventil 19 in Öffnungsrichtung
verstellt.
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Die
vorzugsweise als Konstantpumpe ausgeführte Speisepumpe 12 ist
zur Förderung
in lediglich eine Richtung vorgesehen. Zur Absicherung des Speisesystems
ist mit der Speiseleitung 15 ein Speisedruckventil 23 vorgesehen.
Das Speisedruckventil 23 dient der Absicherung des Speisesystems
und öffnet
bei Überschreiten
eines Speisedruckmaximalwerts. In geöffnetem Zustand verbindet das
Speisedruckventil 23 die Speiseleitung 15 mit
dem Tankvolumen 13.
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Tritt
ein kritischer Druck in der ersten Arbeitsleitung 4 auf,
so wird das in der ersten Speiseventileinheit 16 angeordnete
Rückschlagventil 18 durch
das Druckbegrenzungsventil 19 umgangen und Druckmittel
aus der ersten Arbeitsleitung 4 in Richtung auf die Speiseleitung 15 hin
entspannt. Durch das in der zweiten Speiseventileinheit 17 angeordnete
Rückschlagventil
ist eine Entspannung des Drucks in die zweite Arbeitsleitung 5 möglich. Ist
der in der zweiten Arbeitsleitung 5 herrschende Druck jedoch
höher als
der durch das Speisedruckventil 23 eingestellte Druck,
so erfolgt eine Entspannung über
die Speiseleitung 15 und das Speisedruckventil 23 in
das Tankvolumen 13.
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Betrifft
der hydrostatische Antrieb 1 einen Fahrantrieb, so ist
der verstellbare Hydromotor 3 über eine Abtriebswelle 25 mit
einem Fahrzeugantrieb 26 gekoppelt. Der Fahrzeugantrieb 26 kann
dabei beispielsweise ein Radantrieb, ein Differenzialgetriebe oder
ein nachgeschaltetes Lastschaltgetriebe oder Schaltgetriebe sein.
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In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel
sind das erste Schaltventil 8 und das zweite Schaltventil 9 als
5/3-Wegeventile
ausgeführt.
Das erste Schaltventil 8 weist eine erste Schaltposition 27 und
eine zweite Schaltposition 28, sowie eine dazwischen angeordnete
Neutralposition 29 auf. Dementsprechend weist das zweite
Schaltventil 9 eine erste Schaltposition 30, eine
zweite Schaltposition 31 sowie eine dazwischen angeordnete
Neutralposition 32 auf. Das erste Schaltventil 8 wird
durch eine erste Rückstellfeder
und eine zweite Rückstellfeder 33, 34 in
seiner Neutralposition 29 gehalten. Gleichsinnig mit den
Rückstellfedern 33, 34 wirken auf
das erste Schaltventil 8 zwei Aktuatoren, die in dem dargestellten
Ausführungsbeispiel
als erster Elektromagnet 35 und zweiter Elektromagnet 36 ausgeführt sind
und das erste Schaltventil 8 in Richtung seiner ersten bzw.
zweiten Schaltposition 27, 28 beaufschlagen.
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Das
erste Schaltventil 8 und das zweite Schaltventil 9 sind
entsprechend aufgebaut. Dementsprechend weist auch das zweite Schaltventil 9 eine
erste Rückstellfeder 37 und
eine zweite Rückstellfeder 38 sowie
einen ersten Elektromagneten 39 und einen zweiten Elektromagneten 40 als
Aktuatoren auf.
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Während des
normalen Fahrbetriebs befindet sich bei Vorwärts-Fahrt das erste Schaltventil 8 in
seiner in der 1 dargestellten Neutralposition 29.
In der Neutralposition 29 ist der zweite Arbeitsleitungsabschnitt 4b der
ersten Arbeitsleitung 4 mit der ersten Hydromotoranschlussleitung 6 verbunden.
Während
des zunächst angenommenen
gewöhnlichen
Fahrbetriebs ohne Speicherbetrieb des hydrostatischen Antriebs,
befindet sich das zweite Schaltventil 9 ebenfalls in seiner
Neutralposition. Damit wird ein geschlossener hydraulischer Kreislauf
in der zuvor bereits beschriebenen Weise geschaltet.
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Zum
Speichern von Energie während
eines Bremsvorgangs des Fahrzeugs ist ein Speicher 41 vorgesehen.
In dem Speicher 41 kann gegen den Druck eines kompressiblen
Volumens Druckmittel gespeichert werden, so dass die Bremsenergie
in Form von Druckenergie in dem Speicher 41 gespeichert
wird. Der Speicher 41 ist hierzu über eine erste Speicherleitung 42 oder
eine zweite Speicherleitung 43 mit dem hydraulischen Kreislauf
verbindbar. Um ein Abfallen des in dem Speicher 41 herrschenden
Speicherdrucks unter einen Mindestspeicherdruck zu verhindern, ist
eine Druckhalteeinrichtung 44 vorgesehen. Die Druckhalteeinrichtung 44 umfasst
ein Rückschlagventil 45.
Das Rückschlagventil 45 öffnet in
Richtung auf den Speicher 41 hin. Parallel zu dem Rückschlagventil 45 ist
in der Druckhalteeinrichtung 44 ein Speicherdruckbegrenzungsventil 46 angeordnet.
Das Speicherdruckbegrenzungsventil 46 wird durch eine Schließfeder 47 in
Richtung seiner geschlossenen Position beaufschlagt. Entgegengesetzt
wirkt auf das Speicherdruckbegrenzungsventil 46 eine hydraulische
Kraft, die durch den in dem Speicher 41 herrschenden Druck
erzeugt wird, der über
eine Messleitung 48 auf eine Messfläche des Druckbegrenzungsventils 46 wirkt. Übersteigt
der in dem Speicher 41 herrschende Druck einen durch die
Schließfeder 47 festgelegten
Mindestdruck, so wird das Speicherdruckbegrenzungsventil 46 in
seine geöffnete
Position gebracht. In seiner geöffneten
Position ist ein Ausgangsanschluss des Speichers 41 mit
der ersten und der zweiten Speicherleitung 42, 43 verbunden
und Druckmittel, welches in dem Speicher 41 gespeichert
ist, kann in Richtung zu dem hydraulischen Kreislauf hin abströmen.
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Die
nachfolgende Erläuterung
zum Füllen
des Speichers 41 während
eines Bremsvorgangs, in dem sich der Hydromotor 3 im Schiebebetrieb
befindet und somit als Pumpe wirkt, geht von einer Vorwärts-Fahrt aus.
Eine Vorwärts-Fahrt
ist im nachfolgenden Beispiel so definiert, dass die erste Arbeitsleitung 4 die
förderseitige
Arbeitsleitung der Hydropumpe 2 ist.
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Während einer
solchen Vorwärts-Fahrt
sind das erste Schaltventil 8 und das zweite Schaltventil 9 in den
in der 1 gezeigten Neutralpositionen 29 bzw. 32.
Geht das angetriebene Fahrzeug nun in einen Schiebebetrieb über, in
dem der Hydromotor 3 als Pumpe wirkt und aus der ersten
Hydromotoranschlussleitung 6 seinerseits Druckmittel ansaugt
und in die zweite Hydromotoranschlussleitung 7 pumpt, so
wird dem ersten Elektromagneten 39 des zweiten Schaltventils 9 ein
Signal zum Schalten zugeführt.
In Folge dessen wird das zweite Schaltventil 9 in die erste
Schaltposition 30 gebracht.
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In
dieser ersten Schaltposition 30 ist eine durchströmbare Verbindung
zwischen der zweiten Hydromotoranschlussleitung 7 und der
zweiten Speicherleitung 43 hergestellt. Gleichzeitig wird
die zweite Hydromotoranschlussleitung 7 mit einem ersten
Arbeitsleitungsabschnitt 5a der zweiten Arbeitsleitung 5 verbunden.
In dem ersten Arbeitsleitungsabschnitt 5a der zweiten Arbeitsleitung 5 ist
ein Saugdrucksicherungsventil 50 angeordnet. Das Saugdrucksicherungsventil 50 ist
durch eine einstellbare Feder 51 in Richtung seiner geöffneten Position
beaufschlagt. In entgegengesetzter Richtung wirkt auf das Saugdrucksicherungsventil 50 eine
hydraulische Kraft. Die hydraulische Kraft wird durch den in der
zweiten Arbeitsleitung 5 herrschenden Druck erzeugt, welcher über eine
Saugdruckmessleitung 52 auf eine entsprechende Messfläche des
Saugdrucksicherungsventils 50 wirkt. Das Saugdrucksicherungsventil 50 hat
die Aufgabe, einen mindestens erforderlichen Druck in der saugseitigen
Arbeitsleitung, welche in der beschriebenen Bremssituation durch
die zweite Arbeitsleitung 5 gebildet wird, sicherzustellen.
Unterschreitet der in der zweiten Arbeitsleitung 5 herrschende
Druck den durch die einstellbare Feder 51 festgelegten
Wert, so bringt die einstellbare Feder 51 das Saugdrucksicherungsventil 50 in
seine geöffnete
Position. Das von dem Hydromotor 3 geförderte Druckmittel fließt dann über die
zweite Hydromotoranschlussleitung 7 sowie das zweite Schaltventil 9 in
seiner Neutralposition 32 und den ersten Arbeitsleitungsabschnitt 5a der
zweiten Arbeitsleitung 5 zu dem saugseitigen Anschluss
der Hydropumpe 2. Durch das zweite Schaltventil 9 sind
somit während
des beschriebenen Schiebebetriebs sowohl die saugseitige Arbeitsleitung
mit dem stromabwärtigen
Anschluss des Hydromotors 3 verbunden als auch der Speicher 41.
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Durch
die parallele Verbindung des Speichers 41 sowie der saugseitigen
Arbeitsleitung 5 über
das Saugdrucksicherungsventil 50 wird sichergestellt, dass
in der saugseitigen Arbeitsleitung, beim beschriebenen Ausführungsbeispiel
die zweite Arbeitsleitung 5, einen zum sicheren Betrieb
der Hydropumpe 2 mindestens erforderlichen Saugdruck bereitstellt.
Das nicht zum Aufrechterhalten des Mindestsaugdrucks erforderliche Druckmittel
wird über
die zweite Speicherleitung 43 sowie das Rückschlagventil 45 dem
Speicher 41 zugeführt. In
dem Speicher 41 wird damit der Druck erhöht und die
frei werdende Bremsenergie in Form von Druckenergie in dem Speicher 41 gespeichert.
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In
dem ersten Arbeitsleitungsabschnitt 4a der ersten Arbeitsleitung 4 ist
ein entsprechendes Saugdrucksicherungsventil 50' angeordnet.
Auf die ausführliche
Beschreibung der einzelnen Elemente des Saugdrucksicherungsventils 50' wird, um Wiederholungen
zu vermeiden, verzichtet. Das Saugdrucksicherungsventil 50', welches in
dem ersten Arbeitsleitungsabschnitt 4a der ersten Arbeitsleitung 4 angeordnet
ist, erfüllt
dieselbe Funktion wie das Saugdrucksicherungsventil 50 im
Falle einer sich umkehrenden Strömungsrichtung
in dem hydraulischen Kreislauf.
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Befindet
sich also das Fahrzeug in Rückwärts-Fahrt,
so dass die zweite Arbeitsleitung 5 die förderseitige
Arbeitsleitung ist, so befindet sich das zweite Schaltventil 9 in
seiner Neutralposition 32. Gleichzeitig wird durch Bestromen
des ersten Elektromagneten 35 das erste Schaltventil 8 beim
Bremsen in seine erste Schaltposition 27 gebracht. In der
ersten Schaltposition 27 des ersten Schaltventils 8 wird
die erste Hydromotoranschlussleitung 6, welche in diesem
Fall die stromabwärtige
Hydromotoranschlussleitung ist, mit dem ersten Arbeitsleitungsabschnitt 4a sowie
der ersten Speicherleitung 42 verbunden. Damit ist auch
bei Rückwärts-Fahrt im
Schiebebetrieb der Speicher 41 parallel zu der dann saugseitigen
ersten Arbeitsleitung 4 mit dem stromabwärtigen Anschluss
des Hydromotors 3 verbunden.
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Für die Erläuterung
der Rückgewinnung
der Bremsenergie wird nachfolgend wieder von einer Vorwärts-Fahrt
des Fahrzeugs ausgegangen, bei der die erste Arbeitsleitung 4 die
förderseitige
und zweite Arbeitsleitung 5 die saugseitige Arbeitsleitung
ist. Das erste Schaltventil 8 befindet sich in seiner Neutralposition 29.
In zuvor beschriebener Weise wird durch das Fördern von Druckmittel durch
den Hydromotor 3 der Speicher 41 mit Druckmittel
befüllt.
Zur Rückgewinnung
der gespeicherten Druckenergie wird nun das zweite Schaltventil 9 durch
Beaufschlagen des zweiten Elektromagneten 40 in seine zweite
Schaltposition 31 gebracht. In der zweiten Schaltposition 31 des
zweiten Schaltventils 9 wird die zweite Speicherleitung 43 mit
dem zweiten Arbeitsleitungsabschnitt 5b der zweiten Arbeitsleitung 5 verbunden.
Die stromabwärtige,
zweite Hydromotoranschlussleitung 7 wird gleichzeitig mit
einer ersten Verbindungsleitung 53 verbunden. Die erste
Verbindungsleitung 53 verbindet das zweite Schaltventil 9 mit
einer Saugdruckhaltevorrichtung 54. In der Saugdruckhaltevorrichtung 54 zweigt
von der ersten Verbindungsleitung 53 eine zweite Verbindungsleitung 55 ab. Die
zweite Verbindungsleitung 55 verbindet die erste Verbindungsleitung 53 mit
der zweiten Arbeitsleitung 5. In der zweiten Verbindungsleitung 55 ist
ein in Richtung auf die zweite Arbeitsleitung 5 hin öffnendes
Rückschlagventil 56 angeordnet.
Die erste Verbindungsleitung 53 mündet in eine Entspannungsleitung 57 aus.
In der ersten Verbindungsleitung 53 ist stromabwärts der
Abzweigung der zweiten Verbindungsleitung 55 ein Saugdruckbegrenzungsventil 58 angeordnet.
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Das
Saugdruckbegrenzungsventil 58 ist ein in Schließrichtung
mit einer Druckfeder 59 beaufschlagtes Ventil. Entgegengesetzt
zu der Kraft der Druckfeder 59 greift an dem Saugdruckbegrenzungsventil 58 eine weitere
hydraulische Kraft an, die über
eine weitere Messleitung 60 zugeführt wird. Durch das Saugdruckbegrenzungsventil 58 wird
der in der ersten Verbindungsleitung 53 herrschende Druck
auf den zum Betrieb der Hydropumpe 2 erforderlichen Saugdruck
festgelegt. Bei einem höheren
Druck in der ersten Verbindungsleitung 53 öffnet das
Saugdruckbegrenzungsventil 58 und entspannt die erste Verbindungsleitung 53 über die Entspannungsleitung 57 in
das Tankvolumen 13. Solange in der ersten Verbindungsleitung 53 ein
Druck herrscht, der höher
als der in der zweiten Arbeitsleitung 5 ist, öffnet das
Rückschlagventil 56 der
Saugdruckhalteeinrichtung 54. Damit strömt aus der ersten Verbindungsleitung 53 über die
zweite Verbindungsleitung 55 Druckmittel in die zweite
Arbeitsleitung 5 und der zum Betrieb der Hydropumpe 2 mindestens
erforderliche Druck in der saugseitigen Arbeitsleitung wird aufrechterhalten.
In dieser Situation, also während
der Rückgewinnung
von Energie, wird bei Unterschreiten des Mindestsaugdrucks die saugseitige
Arbeitsleitung 5 mit der stromabwärtigen Hydromotoranschlussleitung 7 verbunden.
Diese Situation tritt bei sich leerendem Speicher 41 ein.
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Solange
der Speicher 41 unter hohem Druck steht und eine entsprechende
Menge an Druckmittel über das
Speicherdruckbegrenzungsventil 46 und die zweite Speicherleitung 43 sowie
das in seiner zweiten Schaltposition 31 befindliche zweite
Schaltventil 9 dem zweiten Arbeitsleitungsabschnitt 5b zugeführt wird,
wird ein höherer
Druck in der saugseitigen, zweiten Arbeitsleitung 5 durch
den Speicher 41 erzeugt. Durch das unter hohem Druck aus
dem Speicher 41 zugeführte
Druckmittel steht die zweite Arbeitsleitung 5 unter einem
gegenüber
dem Mindestsaugdruck erhöhten
Druck. Dadurch wird die von der Hydropumpe 2 aus der Antriebsmaschine 10 aufgenommene
Leistung verringert, wodurch eine Energieeinsparung beim Fahrbetrieb
oder einer Beschleunigung erreicht wird.
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Mit
zunehmender Leerung des Speichers 41 erfolgt eine Verringerung
des in dem Speicher 41 herrschenden Drucks. Schließlich schließt das Speicherdruckbegrenzungsventil 46,
sofern der durch die Feder 47 festgelegte Mindestdruck
des Speichers 41 unterschritten wird. Spätestens
zu diesem Zeitpunkt lässt
sich durch das aus dem Speicher 41 entnommene Druckmittel
der Mindestsaugdruck in der zweiten Arbeitsleitung 5 nicht
aufrechterhalten. In Folge dessen öffnet das Rückschlagventil 56 und
die zweite Arbeitsleitung 5 wird mit dem stromabwärtigen Anschluss
des Hydromotors 3 verbunden.
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Eine
entsprechende Anordnung ist für
die Rückgewinnung
der Bremsenergie bei Rückwärts-Fahrt
vorgesehen. Die entsprechenden noch nicht beschriebenen Elemente
sind mit identischen, gestrichelten Bezugszeichen versehen. Auf
eine gesonderte ausführliche
Erläuterung
wird zur Vermeidung von Wiederholungen verzichtet. Bei einer Rückgewinnung
von gespeicherter Energie während
der Rückwärts-Fahrt
wird das erste Schaltventil 8 durch Erregen des zweiten
Elektromagneten 36 in seine zweite Schaltposition 28 gebracht. Gleichzeitig
befindet sich das zweite Schaltventil 9 durch Erregung
des Elektromagneten 39 in seiner ersten Schaltposition 30.
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Die
beiden Saugdruckhalteeinrichtungen 54, 54' sind vorzugsweise
mit derselben Entspannungsleitung 57 verbunden.
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Die
einzelnen Schaltpositionen des ersten Schaltventils 8 und
des zweiten Schaltventils 9 werden der Übersichtlichkeit halber nachfolgend
unter Verwendung der entsprechenden Bezugszeichen der 1 noch einmal
in einer Tabelle zusammengefasst.
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Die
Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr
sind auch Kombinationen einzelner Merkmale des dargestellten Ausführungsbeispiels
möglich.
