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Die Erfindung betrifft einen hydrostatischen Antrieb mit einer Summenleistungsregelvorrichtung, wobei der hydrostatische Antrieb zumindest eine erste Hydropumpe und eine zweite Hydropompe umfasst.
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Bei hydrostatischen Antrieben ist es bekannt, zumindest eine erste Hydropumpe und eine zweite Hydropumpe gemeinsam durch einen Antriebsmotor anzutreiben. Damit die von den Hydropumpen aufgenommene Leistung nicht die verfügbare Antriebsleistung des Antriebsmotors übersteigt, wird eine Summenleistungsregelvorrichtung eingesetzt. Aus der
DE 101 19 237 A1 ist eine hydraulische Summenleistungsregelung bekannt. Die erste und die zweite Hydropumpe sind jeweils in ihrem Fördervolumen einstellbar. Hierzu ist mit jeder der Hydropumpen jeweils eine Verstellvorrichtung verbunden. Ein in der Verstellvorrichtung wirkender Stelldruck ist mittels je eines Stelldrucksteuerventils einstellbar. Auf das Stelldrucksteuerventil wirkt jeweils ein Regelglied. Das Regelglied erzeugt eine Kraft auf das Ventil, die abhängig von einem reduzierten und gemittelten Ausgangsdruck der beiden durch die Hydropumpen erzeugten Förderdrücke ist.
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Ferner ist aus der
DE 36 24 605 A1 eine Vorrichtung zur Regeln der Leistungen mehrerer von einem gemeinsamen Antriebe angetriebener Hydropumpen, deren Fördermengen Stellhebel durch eine entsprechend einen steuerdruckverstellbaren Stellkolben verstellbar sind, bekannt. Die bekannte Vorrichtung weist ein Summenleistungsventil auf, durch die den einzelnen Hydropumpen zugeordnete Steuerdrücke gesteuert werden.
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Die bekannte Leistungsregelvorrichtung hat den Nachteil, dass durch die rein hydraulische Steuerung eine feste Einstellung der Leistungsverteilung zwischen den beiden Hydropumpen erforderlich ist. Insbesondere ist ein aktives Eingreifen in das Verhältnis der eingestellten Maximalleistungen der beiden Hydropumpen nicht möglich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydrostatischen Antrieb mit einer Summenleistungsregelvorrichtung für zumindest eine erste Hydropumpe und eine zweite Hydropumpe zu schaffen, bei der ein aktives Eingreifen in die Leistungsregelung individuell für beide Hydropumpen möglich ist und die bei Ausfall der Steuerfunktion einen sicheren Betrieb ermöglicht.
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Die Aufgabe wird durch den erfindungsgemäßen hydrostatischen Antrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Der hydrostatische Antrieb weist eine Summenleistungsregelvorrichtung, eine erste Hydropumpe und eine zweite Hydropumpe auf. Die erste Hydropumpe und die zweite Hydropumpe sind in ihrem Fördervolumen durch eine erste Verstellvorrichtung bzw. durch eine zweite Verstellvorrichtung einstellbar. Die erste Verstellvorrichtung ist mit einem ersten Stelldrucksteuerventil verbunden, wobei auf das erste Stelldrucksteuerventil ein erstes Regelglied wirkt. Die zweite Verstellvorrichtung ist entsprechend mit einem zweiten Stelldrucksteuerventil verbunden, auf das ein zweites Regelglied wirkt.
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Erfindungsgemäß weist der hydrostatische Antrieb eine Umschaltvorrichtung auf. Durch diese Umschaltvorrichtung ist das erste Regelglied mit einer ersten Steuerdruckquelle und das zweite Regelglied mit einer zweiten Steuerdruckquelle verbunden oder aber das erste Regelglied und das zweite Regelglied sind mit einer Hilfsdruckquelle verbunden. Durch das wechselweise Verbinden beider Regelglieder mit der Hilfsdruckquelle oder aber das getrennte Verbinden des ersten Regelglieds mit einer ersten Steuerdruckquelle und des zweiten Regelglieds mit einer zweiten Steuerdruckquelle können während eines Normalbetriebs Steuerdruckquellen mit den beiden Regelgliedern verbunden werden, die eine individuelle Erzeugung eines Steuerdrucks für jedes Regelglied ermöglichen. Tritt bei der Erzeugung des jeweiligen Steuerdrucks ein Fehler auf, so ist über die Umschaltvorrichtung sowohl das erste Regelglied als auch das zweite Regelglied mit einer Hilfsdruckquelle verbindbar. Bei einer Verbindung des ersten und des zweiten Regelglieds mit einer Hilfsdruckquelle wird durch das Regelglied eine solche Kraft auf das Stelldrucksteuerventil erzeugt, so dass nur eine abgesenkte Leistung durch die erste und die zweite Hydropumpe aufgenommen werden kann. Fällt somit die individuelle Einstellung der Steuerdruckquellen und die daraus resultierende Einstellung des Steuerdrucks für die erste und die zweite Hydropumpe aus, so geht die Anlage in einen abgesicherten Betrieb über, bei dem beide Hydropumpen in einem abgesicherten Betriebsmodus betrieben werden.
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In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen hydrostatischen Antriebs ausgeführt.
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Insbesondere ist es vorteilhaft, jedes Regelglied mit einem Steuerkolben und einem Regelkolben auszubilden, so dass zwischen dem Regelkolben und dem Steuerkolben ein Druckraum ausgebildet ist, der mit dem durch die Hilfsdruckquelle erzeugten Hilfsdruck beaufschlagbar ist. Das Regelglied weist vorzugsweise zumindest einen, ebenfalls zwischen dem Steuerkolben und dem Regelkolben ausgebildeten Regeldruckraum auf, der mit zumindest einem Regeldruck beaufschlagbar ist. Dieser Regeldruck hängt von einem ersten Förderdruck der ersten Hydropumpe und/oder einem zweiten Förderdruck der zweiten Hydropumpe ab. Gleichzeitig weist der Steuerkolben eine Steuerkolbenfläche in einem Steuerdruckraum auf, der mit der Hilfsdruckquelle oder der Steuerdruckquelle über die Umschaltvorrichtung verbindbar ist.
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Die Regelung der Leistung der jeweils zugeordneten Hydropumpe erfolgt im Normalbetrieb durch den Regeldruck, der in zwischen dem Regelkolben und dem Steuerkolben angeordneten Regeldruckraum wirkt. Geht der hydrostatische Antrieb in einen Notbetrieb über, da z. B. die Regelung des Steuerdrucks ausgefallen ist, so werden der Druckraum und der Steuerdruckraum mit dem Hilfsdruck beaufschlagt. Dadurch, dass zwischen dem Steuerkolben und dem Regelkolben sowohl der Druckraum als auch der Regeldruckraum ausgebildet sind, wird der Regelbeginn des Regelglieds bei Beaufschlagen des Druckraums mit dem Hilfsdruck zu niedrigeren Leistungen hin abgesenkt. Die eingestellte hydraulische Leistung der zumindest zwei Hydropumpen wird damit unterhalb der Antriebsleistung der primären Antriebsquelle abgesenkt. Damit ist ein rein hydraulischer Betrieb möglich, ohne dass eine Regelung des Steuerdrucks erforderlich wäre.
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Die Umschaltvorrichtung weist vorzugsweise ein Schaltventil mit einer Ruheposition und einer Schaltposition auf, wobei in der Ruheposition die Regelglieder mit der Hilfsdruckquelle verbunden sind. Eine so gewählte Anordnung stellt sicher, dass bei Ausfall einer Steuerung der Steuerdruckquellen immer ein abgesicherter Betrieb möglich ist.
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Weiterhin wird es bevorzugt, wenn die Umschaltvorrichtung in Richtung ihrer Schaltposition mit den durch die Steuerdruckquellen erzeugten Steuerdrücken beaufschlagt ist. Diese Einrichtung hat den Vorteil, dass immer dann, wenn ein Steuerdruck durch die Steuerdruckquellen erzeugt wird, automatisch die Umschaltvorrichtung in ihre Schaltposition gebracht wird. Umgekehrt wird somit automatisch beim Wegfallen des Steuerdrucks, also einem Ausfall des Regelungssystems, der hydrostatische Antrieb in einen Notbetrieb übergehen. Der Notbetrieb wird eingestellt, indem die Umschaltvorrichtung in ihre Ruheposition übergeht, in der das Regelglied mit dem Hilfsdruck beaufschlagt wird.
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Die Steuerdruckquellen weisen jeweils vorzugsweise ein elektromagnetisch betätigbares Druckreduzierventil auf. Damit kann aus einer mit den Eingängen der Druckreduzierventile verbundenen gemeinsamen Druckquelle ein individueller Steuerdruck für die erste Hydropumpe und die zweite Hydropumpe durch Beaufschlagen des Elektromagneten des Druckreduzierventils eingestellt werden.
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Die Umschaltvorrichtung ist insbesondere bevorzugt mittels eines elektrisch ansteuerbaren Aktuators in ihre Schaltposition zu bringen. Ein solcher elektrisch ansteuerbarer Aktuator kann entweder ein Elektromagnet oder beispielsweise ein Piezo sein.
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Insbesondere wird es bevorzugt, wenn neben der Umschaltvorrichtung auch die Steuerdruckquellen jeweils ein elektrisch ansteuerbares Druckreduzierventil aufweisen und das Druckreduzierventil der Steuerdruckquelle und der Aktuator der Umschaltvorrichtung gemeinsam mit einem Steuersignal beaufschlagt werden. Durch diese gemeinsame elektrische Ansteuerbarkeit sowohl des Druckreduzierventils zum Erzeugen des Steuerdrucks als auch der Umschaltvorrichtung wird sichergestellt, dass beispielsweise beim Ausfall eines elektronischen Steuergeräts gleichzeitig mit dem Fehlen eines Steuersignals für die Steuerdruckquelle auch die Ansteuerung der Umschaltvorrichtung entfällt. Damit geht die Umschaltvorrichtung zurück in ihre Ruheposition und ermöglicht den abgesicherten Betrieb des hydrostatischen Antriebs.
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Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Umschaltvorrichtung ein dem ersten Regelglied zugeordnetes erstes Schaltventil und ein dem zweiten Regelglied zugeordnetes zweites Schaltventil auf. Das erste Schaltventil ist gemeinsam mit der ersten Steuerdruckquelle und das zweite Schaltventil gemeinsam mit der zweiten Steuerdruckquelle elektrisch ansteuerbar. Durch die Zuordnung einfacher Schaltventile zu den Regelglieden können im Vergleich zur gemeinsamen Ansteuerung einfachere Ventile verwendet werden, wodurch sich die Produktionskosten senken lassen.
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Eine weitere alternative Ausführungsform umfasst eine Umschaltvorrichtung mit einem hydraulisch betätigten Schaltventil und einem weiteren Schaltventil, welches mittels eines elektrisch ansteuerbaren Aktuators betätigt wird. Über das elektrisch ansteuerbare weitere Schaltventil ist das hydraulisch betätigte Schaltventil mit einer Hilfsdruckquelle verbindbar. Die Ansteuerung des hydraulischen Schaltventils erfolgt somit nicht über den von den Steuerdruckquellen erzeugten Steuerdruck, sondern aus der Hilfsdruckquelle über das weitere, elektrische ansteuerbare Schaltventil. Somit steht zum Schalten des hydrostatisch betätigten Schaltventils immer der volle Hilfsdruck zur Verfügung. Die Steuerdruckquellen mit ihren Druckreduzierventilen können daher einfacher auf die erforderlichen Steuerdrücke abgestimmt werden.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen hydrostatischen Antriebs sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen hydrostatischen Antriebs mit einer hydraulisch betätigten Umschaltvorrichtung;
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2 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen hydrostatischen Antriebs mit einem weiteren Schaltventil zur hydraulisch Betätigung der Umschaltvorrichtung; und
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3 ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen hydrostatischen Antriebs mit einem ersten und einem zweiten Schaltventil.
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Die 1 zeigt einen detaillierten hydraulischen Schaltplan eines hydrostatischen Antriebs 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Der hydrostatische Antrieb 1 wird durch eine Antriebsmaschine 2 angetrieben. Die Antriebsmaschine 2 ist in der Regel als Dieselbrennkraftmaschine ausgeführt und treibt eine erste Hydropompe 3 und eine zweite Hydropompe 3' an.
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Die zur Regelung der Einstellungen der ersten Hydropompe 3 und der zweiten Hydropompe 3' erforderlichen Elemente sind jeweils identisch ausgeführt. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird nachfolgend daher die hydraulische Steuerung des ersten Hydromotors 3 ausführlich erläutert. Die entsprechenden Elemente für den zweiten Hydromotor 3' sind mit gestrichenen Bezugszeichen versehen. Auf ihre Funktion wird nur dann gesondert eingegangen, wenn dies aufgrund des Zusammenwirkens mit den Elementen der ersten Hydropompe 3 bzw. deren Regelung erforderlich ist. Im Übrigen entspricht die Steuerung und Regelung des ersten Hydromotors 3 der des zweiten Hydromotors 3'. Der erste Hydromotor 3 fördert in eine erste Förderleitung 4. Der erste Hydromotor 3 wird hierzu über eine erste Triebwelle 5 angesteuert. Die erste Triebwelle 5 ist über eine Getriebestufe 6 mit einer zweiten Triebwelle 5' verbunden. Die zweite Triebwelle 5' ist mit dem zweiten Hydromotor 3' gekoppelt. Die zweite Hydropumpe 3' fördert in eine zweite Förderleitung 4'.
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Der erste Hydromotor 3 saugt über eine erste Saugleitung 8 aus einem Tankvolumen 10 Druckmittel an. Die erste Saugleitung 8 und die zweite Saugleitung 8' sind mit dem Tankvolumen 10 über einen gemeinsamen Saugleitungsabschnitt 9 verbunden.
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Zur Einstellung des Fördervolumens der zur Förderung in lediglich eine Richtung vorgesehenen ersten Hydropumpe 3 ist eine erste Verstellvorrichtung 7 vorgesehen. Die erste Verstellvorrichtung 7 weist einen doppelt wirkenden Hydraulikzylinder auf. In dem doppelt wirkenden Hydraulikzylinder ist ein Stellkolben 11 verschieblich angeordnet. Der Stellkolben 11 ist an seinen voneinander abgewandten Kolbenflächen jeweils mit einer hydraulischen Kraft beaufschlagbar. Der Stellkolben 11 teilt den doppelt wirkenden Hydraulikzylinder in einen ersten Stelldruckraum 12 und einen zweiten Stelldruckraum 13. In Abhängigkeit von den in den Stelldruckräumen 12, 13 wirkenden Drücken und der so an dem Stellkolben 11 angreifenden Kraftdifferenz führt der Stellkolben 11 eine Stellbewegung aus. Diese Stellbewegung wird auf einen Verstellmechanismus der ersten Hydropumpe 3 übertragen. Bei der Darstellung der 1 bedeutet eine Verstellung des Stellkolbens 11 nach links eine Verstellung der ersten Hydropumpe 3 in Richtung ihres maximalen Fördervolumens und eine Verstellung nach rechts eine Reduzierung des Fördervolumens in Richtung des minimalen Fördervolumens.
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Die zweite Verstellvorrichtung 7', die der zweiten Hydropumpe 3' zugeordnet ist, weist einen zweiten Stellkolben 11' auf, der den doppelt wirkenden Hydraulikzylinder in einen dritten und einen vierten Stelldruckraum 12' und 13' unterteilt.
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Der erste Stelldruckraum 12 der ersten Verstellvorrichtung 7 ist über eine erste Förderdruckverbindungsleitung 14 mit der ersten Förderleitung 4 verbunden. Zur Einstellung des in entgegengesetzter Richtung auf den ersten Stellkolben 11 wirkenden Stelldrucks in der zweiten Stelldruckkammer 13 ist ein erstes Stelldrucksteuerventil 15 vorgesehen. Das erste Stelldrucksteuerventil 15 ist über eine erste Stelldruckleitung 19 mit dem zweiten Stelldruckraum 13 verbunden. Die erste Stelldruckleitung 19 ist durch das erste Stelldrucksteuerventil 15 variabel mit dem den Tankvolumen 10 oder einer Stelldruckzuführung 20 verbindbar. Hierzu ist das erste Stelldrucksteuerventil 15 stufenlos zwischen seinen zwei Endpositionen einstellbar.
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In Richtung seiner ersten Endposition ist das erste Stelldrucksteuerventil 15 mittels einer Kraft einer ersten Einstellfeder 16 beaufschlagt. In dieser ersten Endposition ist die erste Stelldruckleitung 19 über eine erste Entspannungsleitung 21 mit dem Tankvolumen 10 verbunden.
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In der zweiten Endposition ist die erste Stelldruckleitung 19 mit einer ersten Stelldruckzuführung 20 verbunden.
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Die erste Stelldruckzuführung 20 ist über ein erstes Wechselventil 22 entweder mit der ersten Förderleitung 4 oder aber mit einer Hilfsdruckleitung 23 verbunden. In Abhängigkeit von dem Verhältnis der Drücke in der ersten Förderleitung 4 und der Hilfsdruckleitung 23 herrscht somit in der ersten Stelldruckzuführung 20 der jeweils höhere dieser beiden Drücke. Damit wird sichergestellt, dass immer ein ausreichend hoher Druck in der Stelldruckzuführung 20 zur Verfügung steht, um mittels der ersten Verstellvorrichtung 7 die erste Hydropumpe 3 in Richtung ihres minimalen Fördervolumens zu verstellen.
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Der Hilfsdruck wird durch eine Hilfspumpe 24 erzeugt, die über eine Hilfspumpenwelle 25 angetrieben wird. Die Hilfspumpenwelle 25 ist über eine weitere Getriebestufe 26 mit der Getriebestufe 6 bzw. der ersten Triebwelle 5 verbunden. Die Hilfspumpe 24 saugt ebenfalls aus dem Tankvolumen 10 Druckmittel an und fördert es in eine Hilfspumpenförderleitung 27. Mit der Hilfspumpenförderleitung 27 ist die Hilfsdruckleitung 23 verbunden.
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In der Hilfsdruckförderleitung 27 ist ein Filter 48 angeordnet. Stromabwärts des Filters 48 zweigt die Hilfsdruckleitung 23 von der Hilfspumpenförderleitung 27 ab. Die Hilfspumpe 24 ist zur Förderung in eine Richtung vorgesehen und als Konstantpumpe ausgeführt. Um trotz des von der Drehzahl des Antriebsmotors 2 abhängigen Förderleistung der Hilfspumpe 24 oberhalb einer Mindestdrehzahl einen konstanten Hilfsdruck in der Hilfsdruckleitung 23 zu erreichen, ist ein Hilfsdruckbegrenzungsventil 29 vorgesehen. Das Hilfsdruckbegrenzungsventil 49 ist über die Hilfsdruckleitung 23 mit der Hilfspumpenförderleitung 27 verbunden. Übersteigt der Druck in der Hilfsdruckleitung 23 einen kritischen, durch eine Hilfsdruckeinstellfeder einstellbaren Wert, so öffnet das Hilfsdruckbegrenzungsventil 49 und verbindet die Hilfsdruckleitung 23 über eine Ablassleitung 50 mit dem Tankvolumen 10. Das von der Hilfspumpe 24 zuviel geförderte Druckmittel wird damit in das Tankvolumen 10 abgeführt.
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Entgegengesetzt zu der Kraft der ersten Einstellfeder 16 wirkt auf das erste Stelldrucksteuerventil 15 über einen ersten Stössel 17 eine Gegenkraft. Die Gegenkraft wird durch ein erstes Regelglied 18 erzeugt.
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Das erste Regelglied 18 weist einen ersten Steuerkolben 28 auf. An dem ersten Steuerkolben 28 ist eine erste Steuerkolbenfläche 29 ausgebildet. Die erste Steuerkolbenfläche 29 ist in einem ersten Steuerdruckraum mit einem ersten Steuerdruck beaufschlagbar. Der erste Steuerdruck wirkt so auf die erste Steuerkolbenfläche 29, dass der erste Steuerkolben 28 eine Kraft erfährt, die gleichsinnig mit der Kraft der ersten Einstellfeder 16 wirkt. Somit wird bei Beaufschlagen der ersten Steuerkolbenfläche 29 das erste Regelglied 18 so betätigt, dass eine Reduzierung der Gegenkraft erreicht wird. Entgegengesetzt zu der hydraulischen Kraft, die an der Steuerkolbenfläche 29 angreift, wirkt als Gegenkraft die Kraft einer ersten Steuerkolbenfeder 30. Die Steuerkolbenfeder 30 ist vorzugsweise in ihrer Vorspannung einstellbar ausgeführt, um eine Abstimmung des ersten Regelglieds 18 zu ermöglichen. Durch den Steuerdruck wird die effektiv entgegen der ersten Einstellfeder 16 wirkende Kraft eingestellt. Bei einem hohen Steuerdruck und damit niedriger Gegenkraft wird die erste Hydropumpe folglich in Richtung größeren Fördervolumens verstellt.
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In dem ersten Steuerkolben 28 ist eine mehrstufige Bohrung ausgebildet. In der mehrstufig ausgeführten Bohrung ist ein als Stufenkolben ausgebildeter erster Regelkolben 32 längs verschieblich angeordnet. An den einzelnen Stufen werden zwischen dem ersten Regelkolben 31 und dem ersten Steuerkolben 28 mehrere Druckräume ausgebildet. Insbesondere ist ein Druckraum 24 vorgesehen, der in nachfolgend noch zu beschreibender Weise mit dem in der Hilfsdruckleitung 23 herrschenden Hilfsdruck beaufschlagbar ist.
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Weiterhin ist bei dem in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ein erster Regeldruckraum 32 und ein zweiter Regeldruckraum 33 zwischen dem ersten Regelkolben 31 und dem Steuerkolben 28 ausgebildet. Der erste Regeldruckraum 32 ist über eine erste Regeldruckleitung 56 mit dem ersten Wechselventil 22 verbunden. Während des normalen Betriebs ist der in der ersten Förderdruckleitung 4 herrschende Druck in der Regel höher als der Hilfsdruck der Hilfsdruckleitung 23. Somit wirkt in dem ersten Regeldruckraum 32 der Förderdruck der ersten Hydropumpe 3.
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Der erste Regeldruckraum 32 des ersten Regelglieds 18 ist über eine erste Regeldruckverbindungsleitung 54 mit dem ersten Regeldruckraum 32' des zweiten Regelglieds 18 verbunden. Ebenso ist der zweite Regeldruckraum 33 des ersten Regelglieds 18 mit dem zweiten Regeldruckraum 33' des zweiten Regelglieds 18' verbunden. Der zweite Regeldruckraum 33' des zweiten Regelglieds 18' ist über das zweite Wechselventil 22' entweder mit der zweiten Förderleitung 4' oder aber ebenfalls mit der Hilfsdruckleitung 23 verbunden.
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Der über die erste Regeldruckleitung 56 dem ersten Regeldruckraum 32 des ersten Regelglieds 18 bzw. über die zweite Regeldruckleitung 56' dem zweiten Regeldruckraum 33' des zweiten Regelglieds 18' zugeführte Regeldruck beaufschlagt somit den ersten Regelkolben 31 und den ersten Steuerkolben 28 und den zweiten Regelkolben 31' und den zweiten Steuerkolben 28' jeweils mit einer Kraft in Richtung des ersten bzw. des zweiten Stelldrucksteuerventils 15, 15' sowie mit einer Kraft in Richtung auf die erste bzw. zweite Steuerkolbenfeder 30, 30'.
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Eine Erhöhung des Regeldrucks durch eine Druckerhöhung in der ersten Förderleitung 4 bewirkt somit eine Erhöhung der in dem ersten Regeldruckraum 32 wirkenden Kraft. Infolge dessen wird das erste Stelldrucksteuerventil 15 mit zunehmenden Druck in der ersten Förderleitung 4 in Richtung auf seine zweite Endposition hin verstellt. Mit zunehmender Verstellung des Stelldrucksteuerventils 15 in Richtung auf seine zweite Endposition hin wird die erste Stelldruckleitung 19 zunehmend mit der ersten Stelldruckzuführung 20 verbunden. Infolgedessen steigt der Druck in dem zweiten Stelldruckraum 13 an. Als Folge des Druckanstiegs ergibt sich ein veränderte Kraftdifferenz an den beiden Stellkolbenflächen des ersten Stellkolbens 11. Der erste Stellkolben 11 wird folglich in der 1 nach rechts verstellt, und die erste Hydropumpe 3 wird zunehmend in Richtung geringer werdenden Fördervolumens verstellt.
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Die Position des ersten Stellkolbens 11 ist über eine erste Koppelvorrichtung 52 auf das erste Stelldrucksteuerventil 15 rückgekoppelt. Die erste Koppelvorrichtung 52 umfasst hierzu ein erstes elastisches Element 53. Mit abnehmendem, eingestellten Fördervolumen der ersten Hydropumpe 3 wirkt somit gleichsinnig zu der Kraft der ersten Einstellfeder 16 auf das erste Stelldrucksteuerventil 15 eine zunehmende Kraft, so dass eine Leistungsregelung für die erste Hydropumpe 3 erfolgt.
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Da zusätzlich auf den ersten Regelkolben 31 und den ersten Steuerkolben 28 auch die hydraulische Kraft in dem zweiten Regeldruckraum 33 wirkt, wird auch die von der zweiten Hydropumpe 3' aufgenommene Leistung mit berücksichtigt. Umgekehrt wird bei der Leistungsregelung der zweiten Hydropumpe 3' auch die von der ersten Hydropumpe 3 aufgenommene Leistung berücksichtigt. Die Berücksichtigung der jeweils durch die andere Hydropumpe 3, 3' aufgenommene Leistung erfolgt über die Zuführung des Regeldrucks der jeweils anderen Hydropumpe über die erste bzw. zweite Regeldruckverbindungsleitung 54, 55. Die Regelglieder 18, 18' bilden zusammen mit den Verstellvorrichtung 7, 7' und den Stelldrucksteuerventilen 15, 15' eine Summenleistungsregelvorrichtung. Bei möglichen weiteren Hydropumpen wird die Summenleistungsregelvorrichtung entsprechend erweitert. Dabei werden sämtliche Regelglieder für jede weitere Hydropumpe um einen Regeldruckraum ergänzt.
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Zur Einstellung des ersten Steuerdrucks, der die erste Steuerkolbenfläche 29 beaufschlagt, ist eine erste Steuerdruckquelle vorgesehen. Die erste Steuerdruckquelle umfasst ein erstes Druckreduzierventil 35. Die Einstellung des ersten Druckreduzierventils 35 wird durch einen ersten elektrisch ansteuerbaren Aktuator beeinflusst. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der elektrisch angesteuerte Aktuator als Elektromagnet 36 ausgeführt. Der Elektromagnet 36 ist vorzugsweise ein Proportionalmagnet. In entgegengesetzter Richtung wirkt auf das erste Druckreduzierventil 35 die Kraft einer ersten Druckreduzierventilfeder 37. In Abhängigkeit von der sich einstellenden Position des ersten Druckreduzierventils 35 wird eine erste Steuerdruckzuführungsleitung 39 mit einer ersten Tankverbindungsleitung 38 oder über einen ersten Hilfsdruckleitungszweig 51 mit der Hilfsdruckleitung 23 verbunden. Im stromlosen Zustand des ersten Elektromagneten 36 wird somit die erste Steuerdruckzuführungsleitung 39 über die Tankverbindungsleitung 38 in das Tankvolumen 10 entspannt. Mit zunehmendem Steuersignal an dem Elektromagneten 36 wird dagegen die erste Steuerdruckzuführungsleitung 39 zunehmend mit dem ersten Hilfsdruckleitungszweig 51 verbunden. Damit erhöht sich der in der ersten Steuerdruckzuführungsleitung 39 herrschende Steuerdruck mit zunehmender Bestromung des Elektromagneten 36 in Richtung bis höchstens auf den Hilfsdruck der Hilfsdruckleitung 23.
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Die erste Steuerdruckzuführungsleitung 39 ist in der dargestellten Schaltposition der Umschaltvorrichtung 42 mit einer ersten Steuerdruckleitung 40 verbunden. Über die erste Steuerdruckleitung 40 wird der von dem ersten Druckreduzierventil 35 erzeugte erste Steuerdruck dem ersten Steuerdruckraum des ersten Regelglieds 18 und damit der ersten Steuerkolbenfläche 29 zugeführt.
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Gleichzeitig mit dem Verbinden der ersten Steuerdruckzuführungsleitung 39 mit der ersten Steuerdruckleitung 40 wird in der dargestellten Schaltposition der Umschaltvorrichtung 42 die zweite Steuerdruckzuführungsleitung 39' mit der zweiten Steuerdruckleitung 40' verbunden. Ferner wird eine Verbindungsleitung 44 über eine weitere Entspannungsleitung 46 mit dem Tankvolumen 10 verbunden. Die Verbindungsleitung 44 verzweigt sich in einen ersten Verbindungsleitungszweig 44a und einen zweiten Verbindungsleitungszweig 44b. Der erste Verbindungsleitungszweig 44a ist mit dem ersten Druckraum 34 des ersten Regelglieds 18 und der zweite Verbindungsleitungszweig 44b ist mit dem zweiten Druckraum 34' des zweiten Regelglieds 18' verbunden. Der erste Druckraum 34 und der zweite Druckraum 34' sind somit während eines normalen, leistungsgeregelten Betriebs drucklos. Gleichzeitig werden der erste Steuerdruck und der zweite Steuerdruck, die auf die erste Steuerkolbenfläche 29 bzw. die zweite Steuerkolbenfläche 29' wirken, durch das erste Druckreduzierventil 35 bzw. das zweite Druckreduzierventil 35', die als erste Steuerdruckquelle bzw. als zweite Steuerdruckquelle Steuerdrücke aus dem Druck der Hilfsdruckleitung 23 erzeugen, eingestellt.
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Um die Umschaltvorrichtung 42, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein 7/3-Wegeventil ist, in Richtung ihrer Schaltposition zu beaufschlagen, ist an der Umschaltvorrichtung 42 eine erste Schaltdruckmessfläche 43 und eine zweite Schaltdruckmessfläche 43' ausgebildet. An den beiden Schaltdruckmessflächen 43, 43' ist die Umschaltvorrichtung 42 mit jeweils einer hydraulischen Kraft beaufschlagbar. Die hydraulische Kraft, die auf die Schaltdruckmessflächen 43, 43' wirkt, beaufschlagt die Umschaltvorrichtung 42 entgegengesetzt der Kraft einer Feder 45. Die Feder 45 beaufschlagt die Umschaltvorrichtung 42 in Richtung ihrer Ruheposition. In der Ruheposition der Umschaltvorrichtung 42 werden die erste Steuerdruckleitung 40, die zweite Steuerdruckleitung 40' sowie die Verbindungsleitung 44 gemeinsam mit der Hilfsdruckleitung 23 verbunden. Damit wird die erste Steuerkolbenfläche 29, die zweite Steuerkolbenfläche 29', der erste Druckraum 34 und der zweite Druckraum 34' jeweils aus einer Hilfsdruckquelle mit Druck beaufschlagt. Die Hilfsdruckquelle ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Hilfspumpe 24, über die in der Hilfsdruckleitung 23 ein konstanter Hilfsdruck zur Verfügung gestellt wird.
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Wenn in dem ersten Regelglied 18 bzw. in dem zweiten Regelglied 18' der Hilfsdruck auf die erste Steuerkolbenfläche 29 und in dem ersten Druckraum 34 sowie auf die zweite Steuerkolbenfläche 29' und in dem zweiten Druckraum 34' wirkt, werden beide Hydropumpen 3, 3' durch die Verstellung des ersten und zweiten Steuerkolbens 28, 28' in Richtung ihres maximalen Fördervolumens verstellt. Gleichzeitig werden der erste und der zweite Steuerkolben 34, 34' und der erste und zweite Regelkolben 31, 31' beaufschlagt, so dass der Regelbeginn der Stelldrucksteuerventile 15, 15' abgesenkt wird.
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Die Umschaltvorrichtung 42 sichert somit in ihrer Ausgangsposition, die durch die Feder 45 als Grundstellung eingestellt wird, einen Betrieb der ersten und der zweiten Hydropumpe 3, 3' in einem abgesicherten Modus. Eine Steuerung der Leistungsaufnahme der ersten Hydropumpe 3 und der zweiten Hydropumpe 3' durch den ersten Steuerdruck bzw. den zweiten Steuerdruck erfolgt dagegen nur, wenn durch die Steuerdruckquellen, also in dem dargestellten Ausführungsbeispiel das erste Druckreduzierventil 35 und das zweite Druckreduzierventil 35', ein Steuerdruck erzeugt wird. Dieser Steuerdruck wirkt dann auch auf die Schaltdruckmessflächen 43, 43'.
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Fällt jedoch beispielsweise eine elektronische Steuereinheit aus und liegt daher an den Elektromagneten 36, 36' kein Steuersignal an, so kehren die Druckreduzierventile 35, 35' in ihre durch die Druckreduzierventilfeder 37, 37' definierte Position zurück. In dieser Position werden die Steuerdruckzuführungsleitungen 39, 39' und somit auch die Schaltdruckleitungen 41, 41' mit dem Tankvolumen 10 verbunden. Aufgrund der sinkenden Kraft an den Schaltdruckmessflächen 43, 43' wird damit die Umschaltvorrichtung 42 in ihre Ausgangsposition gebracht.
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In der 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen hydrostatischen Antriebs dargestellt. Der Aufbau entspricht weitgehend dem in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiel. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird daher nachfolgend lediglich auf die Änderungen gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach 1 eingegangen.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel der 2 weist die Umschaltvorrichtung 142 ein hydrostatisch betätigbares Schaltventil 143 auf, an dem eine einzelne Messfläche 144 angeordnet ist. An dieser einzelnen Messfläche 144 ist eine hydrostatische Kraft erzeugbar, mit der das hydrostatisch betätigbare Schaltventil 143 in seine Schaltposition gebracht werden kann. Zum Erzeugen eines Drucks an der hydrostatischen Messfläche 144 weist die Umschaltvorrichtung 142 ferner ein elektrisch ansteuerbares weiteres Schaltventil 145 auf. Das weitere, elektrisch ansteuerbare Schaltventil 145 ist in einer weiteren Schaltdruckleitung 147 angeordnet. Die weitere Schaltdruckleitung 147 verbindet die Hilfsdruckleitung 23 mit der hydraulischen Messfläche 44. In seiner Ruheposition unterbricht das elektrisch ansteuerbare Schaltventil 145 die weitere Schaltdruckleitung 147. In dieser Ruheposition wird das elektrisch ansteuerbare weitere Schaltventil 145 in nicht bestromtem Zustand durch eine Ruhepositionsfeder 148 gehalten.
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Wir dagegen das elektrisch ansteuerbare weitere Schaltventil 145 durch Betätigen eines Aktuators, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Elektromagnet 146 ausgeführt ist, in seine Schaltposition gebracht, so wird die hydraulische Messfläche 144 über die weitere Schaltdruckleitung 147 aus der Hilfsdruckleitung 23 über die weitere Schaltdruckleitung 147 mit Druckmittel versorgt. Damit wird die hydraulische Messfläche 144 durch die Hilfsdruckquelle mit Druckmittel beaufschlagt. Infolgedessen wird das 7/3-Wegenventil der Umschaltvorrichtung 142 in seine Schaltposition gebracht und die Regelglieder 18, 18' werden mit dem Hilfsdruck beaufschlagt, wie dies schon in 1 erläutert wurde.
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Der Elektromagnet 146 wird vorzugsweise gemeinsam mit dem ersten Elektromagnet 36 und dem zweiten Eleltromagnet 36' mit einem Steuersignal angesteuert. Dabei sind die Elektromagnete 36, 36' und 146 zusammen mit den entgegenwirkenden Federn vorzugsweise so ausgelegt, dass mit steigendem Steuersignal zunächst der Elektromagnet 146 eine durchströmbare Verbindung in dem elektrisch ansteuerbaren weiteren Schaltventil 145 erzeugt. Sobald folglich ein Steuersignal vorliegt, über das eine Ansteuerung der Druckreduzierventile 35, 35' möglich ist, ist die Umschaltvorrichtung 142 in ihrer Schaltposition. Damit kann eine Ansteuerung der Regelglieder 18, 18' durch den ersten bzw. zweiten Steuerdruck erfolgen und ein normaler leistungsgeregelter Betrieb erfolgen.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in der 3 dargestellt. Dabei sind wiederum mit den 1, 2 übereinstimmende Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen.
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Bei dem in der 3 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Umschaltvorrichtung 242 ein erstes Schaltventil 260 und ein zweites Schaltventil 260'. Die beiden Schaltventile sind 3/2-Wegeventile. Die Betätigung der beiden Schaltventile erfolgt durch jeweils einen Elektromagneten 262 und 262' als Aktuator, die das Schaltventil 260, 260' entgegen der Kraft je einer Schaltventilfeder 263, 263' betätigen.
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Mittels der Schaltventilfeder 263, 263' werden die Schaltventile 260, 260' in ihrer Ruheposition gehalten. In der Ruheposition wird die Hilfsdruckleitung 23 mit der ersten Steuerdruckleitung 40 bzw. der zweiten Steuerdruckleitung 40' verbunden. Wird dagegen durch Bestromen der Elektromagneten 262, 262' das Schaltventil 260, 260' in seine zweite Schaltposition gebracht, so wird die erste Steuerdruckleitung 40 bzw. die zweite Steuerdruckleitung 40' mit der ersten Steuerdruckzuführungsleitung 39 bzw. der zweiten Steuerdruckzuführungsleitung 39' verbunden. Der Elektromagnet 263 des ersten Schaltventils 260 wird vorzugsweise gemeinsam mit dem ersten Elektromagneten 36 angesteuert. Der Elektromagnet 263' des zweiten Schaltventils 260' wird vorzugsweise gemeinsam mit dem zweiten Elektromagneten 36' angesteuert.
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Weiterhin weist das erste Regelglied 18 ein in dem ersten Steuerkolben 28 angeordnetes Rückschlagventil 60 auf. Das erste Rückschlagventil 60 ist in einer ersten Hilfsdruckverbindungsleitung 61 angeordnet, über die der erste Steuerdruckraum mit dem ersten Druckraum 34 verbunden ist. Das erste Rückschlagventil 60 ist vorzugsweise ein federbelastetes Rückschlagventil. Durch die Federbelastung des ersten Rückschlagventils 60 wird es erreicht, dass erst oberhalb des maximalen ersten Steuerdrucks das erste Rückschlagventil 60 öffnet. Damit wird erreicht, dass nur im Falle des Notbetriebs, also der Zuführung des Hilfsdrucks in den ersten Steuerdruckraum das erste Rückschlagventil 60 öffnet und somit den Hilfsdruck dem ersten Druckraum 34 zuführt. Wird dagegen im normalen leistungsgeregelten Betrieb der hydrostatische Antrieb 1 betrieben, so liegt nur in dem ersten Steuerdruckraum der erste Steuerdruck an. Der erste Steuerdruck ist aufgrund der Funktion des ersten Druckreduzierventils 34 stets geringer als der durch die Hilfsdruckquelle maximal in der Hilfsdruckleitung 23 verfügbare Druck.
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In allen drei dargestellten Ausführungsbeispielen treffen die detaillierten Erläuterungen auf den ersten und den zweiten Hydromotor 3, 3' und deren Ansteuerung gleichermaßen zu.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst auch Kombinationen von Merkmalen aus den einzelnen Ausführungsbeispielen. Insbesondere ist es auch möglich, die Umschaltvorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels direkt elektromagnetisch zu betätigen. Ferner ist auch eine hydraulische Ansteuerung des ersten und des zweiten Schaltventils 260, 260' des dritten Ausführungsbeispiels möglich.
