DE102011078241B3

DE102011078241B3 - Hydraulikeinheit und Verfahren zum Betreiben einer Hydraulikeinheit

Info

Publication number: DE102011078241B3
Application number: DE201110078241
Authority: DE
Inventors: Werner Kuttruf
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2011-06-28
Filing date: 2011-06-28
Publication date: 2012-09-27
Anticipated expiration: 2031-06-29

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hydraulikeinheit mit einem Servomotor und zwei auf einer Welle angeordneten, von dem Servomotor angetriebenen, förderstromumkehrbaren Pumpen, einem Tank und einem mit den beiden Pumpen über Hydraulikleitungen verbundenen Differentialzylinder und einem in dem Zylinder verfahrbar gelagerten Kolben, der den Zylinder in einen Kolbenraum und einen Ringraum unterteilt, wobei der Kolben in einem Eilvortrieb und einem Lastvortrieb bewegbar ist, wobei die beiden Pumpen gegensinnig laufen und dass die erste Pumpe im Eilvortrieb Hydraulikflüssigkeit in den Kolbenraum fördert und dass ein Ventilanordnung so vorgesehen ist, dass im Lastvortrieb die erste Pumpe mit dem Kolbenraum und der zweiten Pumpe verbunden ist und die erste Pumpe Hydraulikflüssigkeit nicht nur in den Kolbenraum fördert, sondern auch die zweite Pumpe so antreibt, dass diese als Motor arbeitet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hydraulikeinheit, die einen Servomotor und zwei auf einer Welle angeordnete, von dem Servomotor angetriebene förderstromumkehrbare Pumpen umfasst. Ferner umfasst die Hydraulikeinheit einen Tank und einen mit den beiden Pumpen über Hydraulikleitungen verbundenen Differentialzylinder. Der Zylinder wird von einem in dem Zylinder verfahrbar gelagerten Kolben in einen Kolbenraum und einen Ringraum unterteilt, wobei der Kolben in einem Eilvortrieb und einem Lastvortrieb bewegbar ist.
Bei derartigen Vorrichtungen erfordert die Aufeinanderfolge von einzelnen Bewegungen und Bewegungszuständen eines Hydraulikantriebs einen diskontinuierlichen Betrieb der jeweiligen Hydraulikeinheit. Somit ist sowohl der Förderstrom als auch der Druck der jeweils auszuführenden Bewegung anzupassen. Dabei können verschiedene Kombinationen von hohem oder niedrigem Druck beziehungsweise hohem und niedrigem Förderstrom auftreten.
Im Stand der Technik erfolgt die Förderstromanpassung beispielsweise mit Hilfe von Verstellpumpen. Dabei wird der Förderstrom dadurch verändert, dass das Fördervolumen pro Drehung beispielsweise durch eine mechanische Lageveränderung des Pumpenaktuators im Pumpenraum verändert wird. Weiterhin ist es bekannt, die Förderstromanpassung dadurch bereitzustellen, dass die Pumpen von einem drehzahlvariablen Motor angetrieben werden.
Aus der JP 2002 039110 A ist eine hydraulische Antriebsvorrichtung mit einem Servomotor und zwei auf einer Welle angeordneten, von dem Servomotor angetriebenen, förderstromumkehrbaren Pumpen, einem Tank und einem mit den beiden Pumpen über Hydraulikleitungen verbundenen Differentialzylinder und einem in dem Zylinder verfahrbar gelagerten Kolben, der den Zylinder in einen Kolbenraum und einen Ringraum unterteilt, bekannt. Die beiden Hydraulikpumpen sind hier als Stetig- oder Konstantförderpumpen ausgebildet.
Die Förderstromanpassung erfolgt in der JP 2002 039110 A durch einen drehzahlgeregelten Elektromotor.
Eine solche hydraulische Antriebsvorrichtung weist zwangsläufig einen relativ geringen energetischen Wirkungsgrad auf. Bei der Bereitstellung eines hohen Drucks bei einem gleichzeitig geringen Fördervolumenstrom, also beim Betrieb in einem sogenannten Lastvortrieb, müsste ein sehr großer Elektromotor eingesetzt werden, da ein Motor mit geringerer Antriebsleistung den hohen Druck nicht bereitstellen könnte. Dies führt zwangsläufig zur Überdimensionierung des elektrischen Antriebsmotors, da bei niedrigem Druck und größeren Förderströmen die elektrische Leistungsaufnahme des großdimensionierten Motors entsprechend hoch ist. Dies führt zu dem niedrigen energetischen Wirkungsgrad.
Aus der WO 99/32388 A1 ist eine hydraulische Aufzugsanlage mit einem Antriebszylinder bekannt. Der Zylinder ist mit zwei Pumpen verbunden, welche ebenfalls auf einer Welle angeordnet sind und gegensinnig laufen. Zur Bewegung des Zylinders wird dabei Hydrauliköl von einer ersten Pumpe in einen ersten Raum des Zylinders gefördert. Aus einem zweiten Raum bei der Bewegung des Zylinders verdrängtes Hydrauliköl strömt durch eine zweite Pumpe, welche wiederum die Welle als Motor antreibt. Hierdurch wird soll erreicht werden, dass der Motor eine geringere Antriebsenergie liefern muss.
Weiterhin ist aus der JP 2001 090 704 A ein Antrieb bekannt, mit zwei von jeweils einem Motor angetriebenen Pumpen, wobei ein Umschaltventil vorgesehen ist, welches im Eilvortrieb die erste Pumpe sowohl mit einem Ringraum eines Zylinders verbindet, als auch mit der zweiten Pumpe. Im Lastvortrieb wird dieses Umschaltventil geschlossen und es die erste Pumpe fördert Hydrauliköl in den Kolbenraum des Zylinders, wobei die zweite Pumpe Hydrauliköl aus dem Kolbenraum des Zylinders fördert.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Antriebsvorrichtung auf eine günstige und zuverlässige Art und Weise bereitzustellen, wobei insbesondere die Verfahrbarkeit in einem Eilvortrieb und einem Lastvortrieb gewährleistet sein soll.
Diese Aufgabe wird durch eine Hydraulikeinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Hydraulikeinheit hat den Vorteil, dass im Lastvortrieb auf die Kolbenfläche des Kolbens nur noch das resultierende Fördervolumen, das heißt die Differenz der beiden Fördervolumina der beiden Pumpen, wirkt. Durch das Vorsehen der Ventilanordnung kann das Schalten zwischen Eilvortrieb und Lastvortrieb auch mit einem kleineren Servomotor über eine Leistungsverzweigung durch Volumenstromverzweigung erfolgen. Die Hydraulikeinheit kann dabei von einem oder auch mehreren Ventilen gebildet werden.
Folglich wird es mit der erfindungsgemäßen Hydraulikeinheit ermöglicht, einerseits einen schnellen Hub bei kleinem Antriebsmoment bereitzustellen (Eilvortrieb) und andererseits einen langsameren Hub mit größerem Moment (Lastvortrieb) bereitzustellen. Vorteilhaft ist dabei das gegensinnige Laufen der beiden Pumpen, die auf einer Welle liegen, da sonst die Leistungsverzweigung durch Volumenstromverzweigung nicht möglich wäre. Darüber hinaus hat die erfindungsgemäße Hydraulikeinheit den Vorteil, dass sich durch die rein hydraulische Anordnung ein sehr fließender Übergang beim Umschalten zwischen Eilvortrieb und Lastvortrieb realisieren lässt. Eine Sprungantwort kann somit weitestgehend vermieden werden. Darüber hinaus ist das System hydromechanisch einfach regelbar. Somit ergibt sich durch die erfindungsgemäße Hydraulikeinheit ein robuster, einfacher und sicherer Antrieb.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Hydraulikeinheit sieht vor, dass die Ventilanordnung derart ausgebildet ist, dass im Eilvortrieb die erste Pumpe Hydraulikflüssigkeit ausschließlich in den Kolbenraum und die zweite Pumpe Hydraulikflüssigkeit aus dem Ringraum fördert, wobei ein. erstes Ventil zwischen dem Ringraum und der zweiten Pumpe derart vorgesehen ist, dass es abhängig vom im Kolbenraum herrschenden Druck den Ringraum mit dem Tank verbindet. Dies ist besonders vorteilhaft, da der Kolben im Eilvortrieb somit durch das aktive Fördern von Hydraulikflüssigkeit aus dem Ringraum durch die zweite Pumpe noch effektiver und schneller bewegt werden kann.
Ferner ist vorteilhaft, dass die Ventilanordnung derart ausgebildet ist, dass das erste Ventil die zweite Pumpe vor dem Schalten eines zweiten Ventils im Lastvortrieb mit der Verbindungsleitung zur ersten Pumpe verbindet. Dies ist vorteilhaft, da sich der Kolben durch das aktive Entleeren des Ringraums durch die zweite Pumpe einerseits mit einer hohen Geschwindigkeit im Eilvortrieb bewegen lässt, und andererseits durch das Schalten des ersten Ventils noch vor dem Schalten des zweiten Ventils das Umschalten in den Lastvortrieb vorbereitet werden kann, wobei im Lastvortrieb die zweite Pumpe von der ersten Pumpe aktiv angetrieben wird.
Besonders bevorzugt ist, dabei, dass die zweite Pumpe nach dem Schalten des ersten Ventils und vor dem Schalten des zweiten Ventils im Leerlauf betrieben wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Hydraulikeinheit sieht vor, dass die erste Pumpe ein größeres Fördervolumen bereitstellt als die zweite Pumpe. Dadurch ist ein vorteilhaftes Umschalten zwischen Eilvortrieb und Lastvortrieb möglich. Wären die Fördervolumina der beiden Pumpen gleich groß, könnte in dem Fall, in dem die erste Pumpe auch die zweite Pumpe antreibt, kein überschüssiger Druck auf den Kolbenraum des Zylinders wirken. Somit wäre ein Lastvortrieb nicht möglich.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die beiden Pumpen als Konstantpumpen ausgebildet sind. Die Fördervolumina der beiden Pumpen sind dabei vorzugsweise annähernd identisch zu den Flächenverhältnissen des Hydraulikzylinders (Kolbenfläche und Ringfläche) gewählt. Die Konstantpumpen wirken dabei wie ein starres Getriebe, da sie pro Umdrehung nur ein bestimmtes Volumen fördern. Im Stand der Technik erweist sich dies eigentlich als nachteilig, da Konstantpumpen normalerweise von einem drehzahlgeregelten Elektromotor angetrieben werden müssen. Dieser braucht oft das volle Drehmoment bei noch nicht voller elektrischer Leistung, was zu einem hohen Strombedarf führen kann. Durch die erfindungsgemäße Anordnung und die Leistungsverzweigung durch Volumenstromverzweigung kann dieser Nachteil jedoch vermieden werden und der Elektromotor kann im optimalen Betriebspunkt betrieben werden.
Weiterhin ist vorteilhaft, wenn die beiden Pumpen als Innenzahnradpumpen ausgebildet sind.
Es ist auch vorteilhaft, wenn das zweite Ventil als Druckfolgeventil ausgebildet ist.
Ferner ist vorteilhaft, wenn das erste Ventil als Wegeventil ausgebildet ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Hydraulikeinheit sieht vor, dass eine zentrale Steuereinheit vorgesehen ist, die die Ventilanordnung der Hydraulikeinheit in Abhängigkeit der jeweiligen Hublage des Kolbens und/oder des jeweiligen im Kolben- und/oder Ringraum beziehungsweise in den Leitungen herrschenden Drucks ansteuert. Eine Überwachung der in den Leitungen herrschenden Drücke ist somit jederzeit möglich. Somit kann die Sicherheit beim Betrieb der Hydraulikeinheit erhöht werden. Weiterhin wird eine exakte Steuerung in Abhängigkeit des Drucks ermöglicht.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn in den Hydraulikleitungen Druckmessvorrichtungen zur Überwachung der Drücke in den Leitungen angeordnet sind, die mit der zentralen Steuereinheit kommunizieren.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn am Kolben eine Wegmesseinrichtung zur Messung der Hublage des Kolbens vorgesehen ist, die mit der zentralen Steuereinheit kommuniziert. Somit wird eine Ansteuerung der Hydraulikeinheit auch in Abhängigkeit der jeweiligen Hublage des Kolbens ermöglicht.
Besonders bevorzugt ist weiterhin, wenn parallel zu den beiden Pumpen Rückschlagventile derart angeordnet sind, dass das Entstehen eines Unterdrucks im Kolbenraum und im Ringraum, sowie ein Trockenlaufen der beiden Pumpen vermieden werden kann. Die Fördervolumina der beiden Pumpen sind zwar annähernd identisch zu den Flächenverhältnissen des Hydraulikzylinders gewählt, jedoch können abhängig vom Betriebszustand Druckdifferenzen auftreten, falls der erhaltene Volumenstrom kleiner als der benötigte Volumenstrom der Pumpe ist. In diesem Fall erhalten die beiden Pumpen die Druckdifferenz über die Rückschlagventile. Für den Fall, dass das erste Ventil bereits geschaltet hat, das zweite Ventil jedoch die beiden Pumpen noch nicht verbunden hat, befindet sich die zweite Pumpe im Leerlauf. Dann erhält die zweite Pumpe ihren gesamten Förderstrom über das Rückschlagventil. Ein Trockenlaufen der zweiten Pumpe, das zur Schädigung der Pumpe führen könnte, wird somit vermieden.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn zwischen der zweiten Pumpe und dem Ringraum ein Halteventil zum Verhindern des Absackens des Kolbens im Zylinder angeordnet ist. Die Anordnung des Halteventils dient vor allem der Erhöhung der Sicherheit, da durch das Halteventil das Absacken des Kolbens auch dann verhindert werden kann, wenn ein Defekt (zum Beispiel ein Leck) beispielsweise an der zweiten Pumpe oder an den Hydraulikleitungen auftritt.
Die eingangs genannte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass im Eilvortrieb die zweite Pumpe Hydraulikflüssigkeit aus dem Ringraum des Zylinders fördert und dass, abhängig vom im Kolbenraum herrschenden Druck, die zweite Pumpe mit dem Tank verbunden wird.
Vorteilhaft ist auch, wenn das Verhältnis der Kraft zwischen Lastvortrieb und Eilvortrieb in dem Bereich von 10:1 vorzugsweise jedoch von 5:1 und weiter vorzugsweise von 2:1 liegt. Bei Pressenantrieben beträgt dieses Verhältnis in der Regel 10:1, bei Hydraulikeinheiten ist vermehrt ein Verhältnis von 2:1 zu finden.
Besonders bevorzugt ist ferner, wenn das Verhältnis der Verfahrgeschwindigkeit des Kolbens zwischen Eilvortrieb und Lastvortrieb in dem Bereich von 10:1, vorzugsweise jedoch von 5:1 und weiter vorzugsweise von 2:1 liegt. Somit kann beispielsweise bei einem Verhältnis von 2:1 die Verfahrgeschwindigkeit beim Umschalten vom Eilvortrieb in den Lastvortrieb halbiert werden, wobei mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gleichzeitig die Kraft verdoppelt werden kann.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen der Erfindung näher beschrieben und erläutert sind. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Hydraulikeinheit zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens; und
2 eine schematische Darstellung einer Weiterbildung einer erfindungsgemäßen Hydraulikeinheit nach 1.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Hydraulikeinheit 10, die einen Zylinder 12 und einen Kolben 14 umfasst. Der Kolben 14 unterteilt dabei den Zylinder 12 in einen Kolbenraum 16 und einen Ringraum 18. Die den Kolbenraum 16 begrenzende aktive Fläche des Kolbens 14 ist größer als die den Ringraum 18 ringförmig begrenzende aktive Fläche des Kolbens 14. Die aktive Fläche des Kolbenraums 16 wird dabei vom Durchmesser 20 des Kolbens 14 bestimmt. Die aktive Fläche des Ringraums 18 wird vom Durchmesser 22 der Kolbenstange 24 bestimmt. Der Kolben 14 ist zwischen einem oberen Totpunkt OT und einem unteren Totpunkt UT in vertikaler Richtung verfahrbar.
Die Hydraulikeinheit 10 umfasst ferner zwei auf einer Welle 26 angeordnete, von einem Servomotor 28 angetriebene, gegensinnig laufende, förderstromumkehrbare Pumpen 30 und 32. Die erste Pumpe 30 ist dabei einerseits mit dem Tank 34 und andererseits über die Leitung 36 mit dem Kolbenraum 16 des Zylinders 12 verbunden. Die zweite Pumpe 32 ist ebenfalls mit dem Tank 34 sowie über eine Leitung 38 mit dem Ringraum 18 des Zylinders 12 verbindbar.
Parallel zur ersten Pumpe 30 ist ein Rückschlagventil 40 angeordnet. Parallel zur zweiten Pumpe 32 ist ebenfalls ein Rückschlagventil 42 angeordnet. Die erste Pumpe 30 weist dabei ein größeres Fördervolumen als die zweite Pumpe 32 auf. Die beiden Pumpen 30, 32 sind als Konstantförderpumpen ausgebildet und laufen gegensinnig zueinander.
Am Tank 34 ist eine Entlüftung 44 angeordnet. Darüber hinaus ist an der Unterseite des Tanks 34 ein Absperrventil 46 angeordnet.
Am Kolben 14 des Zylinders 12 ist eine Wegmesseinrichtung 48 zur Messung der Hublage des Kolbens 14 vorgesehen. In der ersten Leitung 36 ist eine erste Druckmessvorrichtung 50 zur Messung des Drucks in der Leitung 36 angeordnet. In der zweiten Leitung 38 ist ebenfalls eine Druckmessvorrichtung 52 zur Messung des Drucks in der Leitung 38 angeordnet. Die Wegmesseinrichtung 48, die Druckmessvorrichtung 50 sowie die Druckmessvorrichtung 52 kommunizieren dabei mit der zentralen Steuereinheit 54.
In der zweiten Leitung 38 ist ein Halteventil 56 angeordnet. Dabei ist ein Rückschlagventil 58 parallel zum Halteventil 56 angeordnet.
Ein als Druckfolgeventil ausgebildetes zweites Ventil 60 ist in einer Verbindungsleitung 62 zwischen der ersten Leitung 36 und einem als Wegeventil ausgebildeten erstes Ventil 64 angeordnet. In seiner Grundstellung ist das zweite Ventil 60 geschlossen. Das erste Ventil 64 verbindet in seiner Grundstellung den Ringraum 18 des Zylinders 12 mit der zweiten Pumpe 32. In der Schaltstellung verbindet das erste Ventil 64 den Ringraum 18 des Zylinders 12 direkt mit dem Tank 34. Darüber hinaus verbindet das erste Ventil 64 in der Schaltstellung die Verbindungsleitung 62 mit der zweiten Pumpe 32.
Im Betrieb treibt der Servomotor 28 die beiden Pumpen 30 und 32 an. Die erste Pumpe 30 fördert Hydraulikflüssigkeit aus dem Tank 34 über die Leitung 36 in den Kolbenraum 16 des Zylinders 12. Die zweite Pumpe 32 dreht mit der gleichen Drehzahl und fördert über die Leitung 38 Hydraulikflüssigkeit aus dem Ringraum 18 in den Tank 34. Die Fördervolumina der Pumpen 30 und 32 sind dabei idealerweise entsprechend der Flächenverhältnisse im Kolbenraum 16 und im Ringraum 18 ausgelegt. Da die zweite Pumpe 32 beim Fördern von Hydraulikflüssigkeit aus dem Ringraum 18 einbestimmtes Fördervolumen benötigt, jedoch aus dem Ringraum 18 abhängig vom Betriebszustand nur ein geringeres Volumen entnommen werden kann, wird zur Vermeidung eines Unterdrucks die Differenz über das Rückschlagventil 42 bereitgestellt.
Wenn die erste Pumpe 30 Hydraulikflüssigkeit in den Kolbenraum 60 fördert und gleichzeitig die zweite Pumpe 32 Hydraulikflüssigkeit aus dem Ringraum 18 fördert, bewegt sich der Kolben 14 im Eilvortrieb nach unten.
Abhängig vom im Kolbenraum 16 herrschenden Druck, der über die Druckmessvorrichtung 50 gemessen wird, bewegt sich das erste Ventil 64 von der Grundstellung in die Schaltstellung. Der Ringraum 18 ist nun direkt mit dem Tank 34 verbunden. Folglich fließt die Hydraulikflüssigkeit aus dem Ringraum 18 direkt in den Tank 34. Die zweite Pumpe 32 erhält ihren gesamten Volumenstrom über das Rückschlagventil 42, dadurch kann ein Trockenlaufen der Pumpe vermieden werden. Die Verfahrgeschwindigkeit des Kolbens 14 ist jedoch weiterhin von der ersten Pumpe 30 bestimmt.
Wenn der Druck im Kolbenraum 16 weiter ansteigt, öffnet das zweite Ventil 60. Dann ist die erste Leitung 36 mit der zweiten Pumpe 32 über die Verbindungsleitung 62 verbunden. Das Öffnen des zweiten Ventils 60 erfolgt dabei lastabhängig oder steuerungsabhängig durch die zentrale Steuereinheit 54.
In diesem Zustand fördert die erste Pumpe 30 Hydraulikflüssigkeit nicht nur in den Kolbenraum 16 des Zylinders 12, sondern treibt die zweite Pumpe 32 ebenfalls an, so dass diese als Motor arbeitet. In diesem Schaltzustand beträgt das resultierende Fördervolumen auf den Kolbenraum 16 nur noch die Differenz der beiden Fördervolumina der ersten Pumpe 30 und der zweiten Pumpe 32. Dieser Zustand kann auch als Lastvortrieb bezeichnet werden, da der Kolben nach dem Schalten des zweiten Ventils 60 nur noch mit der geringeren Geschwindigkeit dafür jedoch mit dem höheren Druck nach unten fährt.
Folglich kann durch das Schalten des zweiten Ventils 60 eine Volumenstromverzweigung des Volumenstroms der ersten Pumpe 30 bereitgestellt werden und somit eine Leistungsverzweigung erfolgen. Die Leistungsverzweigung führt zu einem hydromechanisch einfach regelbaren Umschalten zwischen Eilvortrieb und Lastvortrieb.
Ist der Druck im Kolbenraum 16 abgebaut, also nach erfolgtem Lastvortrieb, geht das erste Ventil 64 von der Schaltstellung wieder in die Grundstellung. Auch das zweite Ventil (60), das als Druckfolgeventil ausgebildet ist, ist zu diesem Zeitpunkt bereits wieder geschlossen. Der Servomotor 28 kann nun in die andere Richtung drehen, so dass die erste Pumpe 30 Hydraulikflüssigkeit aus dem Kolbenraum 16 fördert und die zweite Pumpe 32 Hydraulikflüssigkeit aus dem Tank 34 in den Ringraum 18 des Zylinders fördert. Der Kolben 14 fährt somit wieder ein.
2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Hydraulikeinheit nach 1. Der Ausführungsform nach 1 entsprechende Bauteile werden mit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet. Die Hydraulikeinheit nach 2 weist zusätzlich noch einen Nachsaugrum 66 auf. Dieser Nachsaugraum ist ebenfalls mit einer Entlüftung 68 ausgestattet und weist eine Verbindung zum Tank 34 auf. Zwischen dem Nachsaugraum 66 und dem Kolbenraum 16 ist ein Rückschlagventil 70 angeordnet. Wird die Hydraulikeinheit 10 nun analog zu 1 betrieben, und der Kolben 14 fährt nach unten, so wird nicht nur Hydraulikflüssigkeit von der ersten Pumpe 30 in den Kolbenraum 16 gefördert. Im Eilvortrieb und im Lastvortrieb erhält der Kolbenraum 16 dabei zusätzlich Hydraulikflüssigkeit aus dem Nachsaugraum 66. Dadurch wird es ermöglicht, dass das Eigengewicht des Kolbens im Eilvortrieb und im Lastvortrieb zur Bewegung beiträgt. Es muss nicht mehr der gesamte Druck von den beiden Pumpen 30, 32 bereitgestellt werden.
Im Übrigen ergibt sich die Funktionsweise der Hydraulikeinheit 10 nach 2 analog zur Hydraulikeinheit 10 nach 1.

Claims

Hydraulikeinheit (10) mit einem Servomotor (28) und zwei auf einer Welle (26) angeordneten, von dem Servomotor (28) angetriebenen, förderstromumkehrbaren Pumpen (30, 32), einem Tank (34) und einem mit den beiden Pumpen (30, 32) über Hydraulikleitungen (36, 38) verbundenen Differentialzylinder (12) und einem in dem Zylinder (12) verfahrbar gelagerten Kolben (14), der den Zylinder (12) in einen Kolbenraum (16) und einen Ringraum (18) unterteilt, wobei der Kolben (14) in einem Eilvortrieb und einem Lastvortrieb bewegbar ist, wobei die beiden Pumpen (30, 32) gegensinnig laufen, wobei die erste Pumpe (30) im Eilvortrieb Hydraulikflüssigkeit in den Kolbenraum (16) fördert, dadurch gekennzeichnet, – dass eine Ventilanordnung (60, 64) so vorgesehen ist, dass im Lastvortrieb die erste Pumpe (30) mit dem Kolbenraum (16) und der zweiten Pumpe (32) verbunden ist und die erste Pumpe (30) Hydraulikflüssigkeit nicht nur in den Kolbenraum (16) fördert, sondern auch die zweite Pumpe (32) so antreibt, dass diese als Motor arbeitet, – dass die Ventilanordnung (60, 64) derart ausgebildet ist, dass im Eilvortrieb die erste Pumpe (30) Hydraulikflüssigkeit ausschließlich in den Kolbenraum (16) und die zweite Pumpe (32) Hydraulikflüssigkeit aus dem Ringraum (18) fördert, wobei ein erstes Ventil (64) der Ventilanordnung (60, 64) zwischen dem Ringraum (18) und der zweiten Pumpe (32) derart vorgesehen ist, dass es abhängig vom im Kolbenraum (18) herrschenden Druck den Ringraum (16) mit dem Tank (34) verbindet und. – dass die Ventilanordnung derart ausgebildet ist, dass das erste Ventil (64) die zweite Pumpe (32) vor dem Schalten eines zweiten Ventils (60) im Lastvortrieb mit der Verbindungsleitung (62) zur ersten Pumpe verbindet.
Hydraulikeinheit (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Pumpe (32) nach dem Schalten des ersten Ventils (64) und vor dem Schalten des zweiten Ventils (60) im Leerlauf betrieben wird.
Hydraulikeinheit (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Pumpe (30) derart ausgebildet ist, dass sie ein größeres Fördervolumen bereitstellt als die zweite Pumpe (32).
Hydraulikeinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Pumpen (30, 32) als Konstantpumpen ausgebildet sind.
Hydraulikeinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Pumpen (30, 32) als Innenzahnradpumpen ausgebildet sind.
Hydraulikeinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ventil (60) als Druckfolgeventil ausgebildet ist.
Hydraulikeinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventil (64) als Wegeventil ausgebildet ist.
Hydraulikeinheit (10) nach einem der vorhergehenden. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zentrale Steuereinheit (54) vorgesehen ist, die die Ventilanordnung (60, 64) der Hydraulikeinheit in Abhängigkeit der jeweiligen Hublage des Kolbens (14) und/oder des jeweiligen im Kolben- und/oder Ringraum (16, 18) bzw. in den Leitungen (36, 38) herrschenden Drucks ansteuert.
Hydraulikeinheit (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in den Hydraulikleitungen (36, 38) Druckmessvorrichtungen (50, 52) zur Überwachung der Drücke in den Leitungen (36, 38) angeordnet sind, die mit der zentralen Steuereinheit (54) kommunizieren.
Hydraulikeinheit (10) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass am Kolben (14) eine Wegmesseinrichtung (48) zur Messung der Hublage des Kolbens (14) vorgesehen ist, die mit der zentralen Steuereinheit (54) kommuniziert.
Hydraulikeinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu den beiden Pumpen (30, 32) Rückschlagventile (40, 42) so angeordnet sind, dass das Entstehen eines Unterdrucks im Kolbenraum (16) und im Ringraum (18) sowie ein Trockenlaufen der beiden Pumpen (30, 32) vermieden werden kann.
Hydraulikeinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen. der zweiten Pumpe (32) und dem Ringraum (18) ein Halteventil (56) zum Verhindern des Absackens des Kolbens (14) im Zylinder (12) angeordnet ist.
Verfahren zum Betreiben einer Hydraulikeinheit, insbesondere einer Hydraulikeinheit (10) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hydraulikeinheit (10) zwei auf einer Welle (26) angeordnete, von einem Servomotor (28) angetriebene, förderstromumkehrbare Pumpen (30, 32) und einen über Hydraulikleitungen (36, 38) mit den beiden Pumpen (30, 32) verbundenen Differentialzylinder (12) aufweist, wobei in einem Eilvortrieb die erste Pumpe (30) Hydraulikflüssigkeit in den Kolbenraum (16) des Zylinders (12) fördert, dadurch gekennzeichnet, – dass in einem Lastvortrieb eine Ventilanordnung (60, 64) die erste Pumpe (30) mit dem Kolbenraum (16) und der zweiten Pumpe (32) derart verbindet, dass die erste Pumpe (30) Hydraulikflüssigkeit nicht nur in den Kolbenraum (16) des Zylinders (12) fördert, sondern auch die zweite Pumpe (32) derart antreibt, dass diese als Motor arbeitet – dass im Eilvortrieb die erste Pumpe Hydraulikflüssigkeit ausschließlich in den Kolbenraum (16) und die zweite Pumpe (32) Hydraulikflüssigkeit aus dem Ringraum (18) des Zylinders (12) fördert, wobei ein erstes Ventil (64) der Ventilanordnung (60, 64) abhängig vom im Kolbenraum (18) herrschenden Druck den Ringraum (16) mit einem Tank (34) verbindet wird und – dass das erste Ventil (64) die zweite Pumpe (32) vor dem Schalten eines zweiten Ventils (60) im Lastvortrieb mit der Verbindungsleitung (62) zur ersten Pumpe verbindet.
Verfahren zum Betreiben einer Hydraulikeinheit (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Eilvortrieb die zweite Pumpe (32) Hydraulikflüssigkeit aus dem Ringraum (18) des Zylinders (12) fördert und dass abhängig vom im Kolbenraum (16) herrschenden Druck die zweite Pumpe (32) mit dem Tank verbunden wird.
Verfahren zum Betreiben einer Hydraulikeinheit (10) nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Kraft zwischen Lastvortrieb und Eilvortrieb in dem Bereich von 10:1 vorzugsweise jedoch von 5:1 und weiter vorzugsweise von 2:1 liegt.
Verfahren zum Betreiben einer Hydraulikeinheit nach Anspruch 13, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Verfahrgeschwindigkeit des Kolbens (14) zwischen Eilvortrieb und Lastvortrieb in dem Bereich von 10:1 vorzugsweise jedoch von 5:1 und weiter vorzugsweise von 2:1 liegt.