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Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Antrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Aus der
DE 103 20 946 B4 ist ein gattungsgemäßer hydraulischer Antrieb für eine Seilwinde bekannt, bei dem eine Windentrommel über einen Hydromotor angetrieben wird. Der Zulauf des Hydromotors ist mit einer Pumpe, vorzugsweise einer Verstellpumpe verbunden. Das vom Hydromotor abströmende Druckmittel fließt über den Rücklauf zu einem Tank T hin ab. In dem Fall, in dem eine ziehende Last an der Windentrommel angreift, kann diese bei nicht hinreichender Abbremsung so beschleunigen, dass der von der Pumpe geförderte Druckmittelvolumenstrom nicht ausreicht, um den Hydromotor mit genug Druckmittel zu versorgen, so dass entsprechend der Druck im Zulauf abfällt und es bei ungünstigen Bedingungen sogar zu Kavitationserscheinungen im Zulauf kommen kann.
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Um einen derartigen unerwünschten Druckabfall im Zulauf zu vermeiden, ist bei der aus der
DE 103 20 946 B4 bekannten Lösung ein Bremsventil, auch Senkbremsventil genannt, vorgesehen, das in eine Schließposition vorgespannt ist und in Öffnungsrichtung vom Druck im jeweiligen Zulauf beaufschlagt ist. Bei der bekannten Lösung ist dieses Bremsventil so ausgebildet, dass es in beiden Drehrichtungen des Hydromotors, d.h. bei wechselndem Zu- und Rücklauf wirksam ist. Bei hinreichendem Druck im Zulauf wird das Bremsventil in eine Öffnungsstellung gebracht, so dass der vom Hydromotor abströmende Druckmittelvolumenstrom über das Bremsventil zum Tank hin abströmt. Bei einem unerwünschten Druckabfall wird der zum Tank hin abströmende Druckmittelvolumenstrom angedrosselt oder gesperrt, so dass entsprechend der Hydromotor abgebremst wird und der Druck im Zulauf ansteigt bis das Bremsventil wieder öffnet.
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Bei diesen bekannten Lösungen kann es insbesondere bei langen Zulaufleitungen und einem entsprechend großem Kapazitätsvolumen der Zuleitungen bei Druckänderungen im Zulauf und damit zu Druckschwankungen und entsprechenden Schwankungen des Kapazitätsvolumens der Schlauchleitungen kommen, so dass das Bremsventil aufgrund dieser Druckschwankungen entsprechend öffnet und schließt, so dass die Drehzahl des Hydromotors entsprechend schwankt und somit eine kontrollierte Bewegung der Last erschwert wird. Dieses Schwingungsverhalten des Hydromotors kann auch bei einer Fehlfunktion der Pumpe auftreten.
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In der
DE 10 2008 064 064 A1 der Anmelderin ist ein hydraulischer Antrieb mit einem Senkbremsventil beschrieben, bei dem dieses in Öffnungsrichtung mit einem Steuersignal beaufschlagt ist, das an einem Wegeventil abgegriffen wird, über das die Druckmittelzufuhr zum und vom Hydromotor gesteuert wird. D.h. bei dieser Variante erfolgt die Druckmittelzufuhr zum Hydromotor nicht direkt abhängig vom Zulaufdruck, so dass das Schwingungsverhalten in den vorbeschriebenen Sonderfällen verbessert ist. Es zeigte sich jedoch, dass die vorbeschriebene Problematik auch bei einer derartigen Ansteuerung des Bremsventils auftreten kann.
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Die Druckschrift
DE 10 2009 053 082 A1 zeigt ein hydrostatisches Getriebe mit einer verstellbaren, druckgeregelten Pumpe. Über ein elektrisch angesteuertes Druckbegrenzungsventil kann ein Steuerdrucksignal, das auf einen Pumpenregler wirkt, eingestellt werden. Auf diese Weise kann über die Steuereinheit auf den Druckregler der Pumpe Einfluss genommen werden.
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Die Druckschrift
WO 2009 127 349 zeigt eine Steueranordnung mit einem manuell betätigbaren Druckreduzierventil zur hydraulischen Vorsteuerung eines Wegeventils. Jeder Betätigungsrichtung des Wegeventils ist ein hydraulischer Steuerraum zugeordnet und mit dem Ausgang des Druckreduzierventils und somit mit einem entsprechenden Vorsteuerdruck beaufschlagbar. Darüber hinaus hat die Steueranordnung ein Vorsteuerventil, über das einer der Steuerräume mit einem anderen als dem genannten Vorsteuerdruck beaufschlagbar ist. Ein Versorgungsdruck des Vorsteuerventils ist der in dem erstgenannten der Steuerräume wirksame Vorsteuerdruck des Druckreduzierventils und der Ausgangsdruck des Vorsteuerventils ist im anderen Steuerraum wirksam. Dabei ist der Ausgangsdruck gleich oder kleiner als der Vorsteuerdruck.
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Die Druckschrift
DE 40 11 512 A1 zeigt eine Steueranordnung für einen Fahrantrieb mit zwei Hydromotoren mit verstellbarem Schluckvolumen. Das Schluckvolumen folgt einer Druckregelung am Hydromotor. Ein Druckventil ist vorgesehen, dass einen höchsten von zwei Steuerdrücken abgreift, und mit einem manuell voreingestellten Wert vergleicht. Wird dieser überschritten, wird ein Druckregler des Hydromotors über das Druckventil mit einem vorbestimmten Steuerdruck übersteuert, sodass der Hydromotor auf maximales Schluckvolumen und Drehmoment stellt.
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Die Druckschrift
DE 43 29 689 C1 zeigt einen hydraulischen Antrieb mit einem Hydromotor mit einem Bremsventil, das den Ablaufvolumenstrom des Hydromotors androsseln kann. Das Bremsventil wird hydraulisch über ein Druckbegrenzungsventil gesteuert, das den höheren Steuerdruck zweier Steuerräume des Bremsventils begrenzt. Der Ansprechdruck des Druckbegrenzungsventils ist hydraulisch, in Abhängigkeit einer Drehzahl des Hydromotors, verstellbar.
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Demgegenüber liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Antrieb zu schaffen, bei dem Drehzahlschwingungen aufgrund von Druckveränderungen im Zulauf verhindert oder zumindest verringert sind.
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Diese Aufgabe wird durch einen hydraulischen Antrieb mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Der erfindungsgemäße hydraulische Antrieb hat einen Hydromotor, dessen Anschlüsse mittels Arbeitsleitungen mit einer Druckmittelquelle und einer Druckmittelsenke verbindbar sind und eine Bremsventilanordnung, die beiden Arbeitsleitungen zugeordnet sind, so dass der abströmende Druckmittelvolumenstrom in beiden Drehrichtungen androsselbar ist. Die beiden in Öffnungsrichtung oder in Schließrichtung wirksamen Steuerräume eines Bremsventils der Bremsventilanordnung sind mit den Eingangsanschlüssen einer Auswahlventilanordnung verbunden, die den größeren der in den Steuerräumen anliegenden Steuerdrücke auswählt. Der Ausgang der Auswahlventilanordnung ist erfindungsgemäß mit einem Druckbegrenzungsventil verbunden, so dass die Betätigung der Bremsventilanordnung durch den am Druckbegrenzungsventil eingestellten Druck mitbestimmt ist, der unterhalb des im jeweiligen Betriebszustand maximal zu erwartenden Steuerdrucks liegt. Dieser Steuerdruck wirkt üblicher Weise in Öffnungsrichtung auf das Bremsventil, erfindungsgemäß wird dieser in Öffnungsrichtung wirksame Druck auf den am Druckbegrenzungsventil eingestellten Druck verringert, so dass auch bei langen Zulaufleitungen und entsprechend großen Kapazitätsvolumina der Arbeitsleitungen Druckschwankungen und entsprechende Drehzahlschwankungen verringert werden können. Insbesondere wird das Druckbegrenzungsventil derart eingestellt, dass eine vorgegebene maximale Drehzahl des Hydromotors nicht überschritten werden kann und entsprechend eine Überdrehzahl verhinderbar ist. Erfindungsgemäß ist das Druckbegrenzungsventil elektrisch verstellbar ausgeführt und ein Drehzahlaufnehmer oder Drehzahlsensor zur Erfassung der Motordrehzahl und eine Steuereinheit zur Ansteuerung des Druckbegrenzungsventils in Abhängigkeit vom Drehzahlsignal sind vorgesehen. Die Überdrehzahl lässt sich so besonders effektiv vermeiden, da der hydraulische Antrieb mit dem Drehzahlaufnehmer oder Drehzahlsensor ausgeführt ist, über den die Motordrehzahl erfasst wird und dessen Signal von der Steuereinheit verarbeitet wird, die dann das entsprechende Steuersignal an das Druckbegrenzungsventil abgibt, um den zu begrenzenden Druck so zu steuern, dass bei Überschreiten der oder Annähern an die Höchstdrehzahl der vom Hydromotor ablaufende Druckmittelvolumenstrom angedrosselt wird, um den Hydromotor abzubremsen.
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Diese Verstellung kann rein elektrisch oder elektrohydraulisch erfolgen.
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Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel ist ein Federraum des Druckbegrenzungsventils intern mit einem Tankanschluss des Druckbegrenzungsventils verbunden. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der Federraum zur Einstellung des zu begrenzenden Drucks mit einem Druckbegrenzungssteuerdruck beaufschlagt werden.
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Eine Variante der Erfindung sieht vor, in den beiden zu den oben genannten Steuerräumen führenden Leitungen jeweils ein Dämpfungsglied anzuordnen, wobei der Abgriff des Steuerdrucks zwischen dem Steuerraum und dem Dämpfungsglied erfolgt.
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Bei einem besonders einfach ausgeführten Ausführungsbeispiel ist die Auswahlventilanordnung ein Wechselventil. Alternativ kann die Auswahlventilanordnung auch durch eine Rückschlagventilanordnung ausgebildet sein.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen
- 1 einen Schaltplan eines erfindungsgemäßen hydraulischen Antriebs,
- 2 eine vergrößerte Darstellung einer Motoreinheit mit Bremsventilanordnung des hydraulischen Antriebs gemäß 1,
- 3 eine vergrößerte Darstellung einer Pumpeneinheit des hydraulischen Antriebs gemäß 1,
- 4 eine Teildarstellung einer Variante des Ausführungsbeispiels gemäß 1,
- 5 eine Teildarstellung einer weiteren Variante des in 1 dargestellten Ausführungsbeispiels und
- 6 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Bremscharakteristik eines erfindungsgemäßen hydraulischen Antriebs.
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Der in 1 dargestellte hydraulische Antrieb kann beispielsweise bei Fahr-, Winden- und Turasantrieben verwendet werden. Im Grundprinzip besteht der dargestellte hydraulische Antrieb aus einer Motoreinheit 1 und einer Pumpeneinheit 2, die über Arbeitsleitungen 4, 6 mit einander verbunden sind. In der Darstellung gemäß 1 sind die hydraulische Kapazität und der Leitungswiderstand mit den Bezugszeichen 8, 10 gekennzeichnet.
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2 zeigt eine vergrößerte Darstellung der Motoreinheit 1 aus 1. Demgemäß hat diese einen Hydromotor 12, beispielsweise einen Axialkolben-Verstellmotor, dessen Schwenkwiege über einen Stellzylinder 14 verstellbar ist. Ein bodenseitiger Druckraum 16 des Stellzylinders 14 wird über ein auf ein Gehäuse 18 aufgesetztes Steuergerät 20 mit Steueröl versorgt. Ein kolbenstangenseitiger Ringraum 22 ist mit der jeweiligen Druckseite des Hydromotors 12 verbunden, so dass hierin stets der Systemdruck wirkt und den Stellzylinder 14 in Richtung des maximalen Schluckvolumens vorspannt. In dieser Grundposition ist der bodenseitige Druckraum 16 über das Steuergerät 20 mit einem Tank T verbunden. Die Verstellung des Stellzylinders 14 erfolgt über ein Motorregelventil 24 des Steuergerätes 20, wobei dem Motorregelventil 24 ein Druckregelventil 26 nachgeschaltet ist. Der Aufbau derartiger Steuergeräte ist im Prinzip bekannt, so dass hier nur die zum Verständnis der Erfindung wesentlichen Bauelemente erläutert werden. Das Motorregelventil 24 ist als stetig verstellbares Wegeventil ausgebildet, wobei ein Eingangsanschluss P über jeweils ein Rückschlagventil 28, 30, die beide hin zum Motorregelventil 24 öffnen, mit den beiden Arbeitsleitungen 4, 6, verbunden sind, die - wie erläutert - an die beiden Arbeitsanschlüsse des Hydromotors 12 angeschlossen sind. Durch die beiden parallel geschalteten Rückschlagventile 28, 30 ist dafür gesorgt, dass der höhere der Drücke in den Arbeitsleitungen 4, 6, am Anschluss P des Motorregelventils 24 anliegt. Ein Tankanschluss T des Motorregelventils 24 ist mit dem genannten Tank T verbunden, während ein Ausgangsanschluss A mit einem Eingangsanschluss P des Druckregelventils 26 verbunden ist. Die Verstellung des Motorregelventils 24 erfolgt mittels eines Proportionalmagneten 32, der beispielsweise über einen Joystick oder dergleichen angesteuert wird. In der federvorgespannten Grundposition ist der Tankanschluss T mit dem Ausgangsanschluss A verbunden und der Anschluss P abgesperrt.
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Das Druckregelventil 26 wird vom Druck am Eingangsanschluss P des Pumpenregelventils 24 aus seiner dargestellten Grundposition in Richtung seiner Position (a) verstellt. In der federvorgespannten Grundposition ist der Eingangsanschluss P des Druckregelventils 26 mit einem Ausgangsanschluss B verbunden, der seinerseits in Steuerölverbindung mit dem bodenseitigen Druckraum 16 des Stellzylinders 22 steht, so dass dieser in der dargestellten Grundposition des Motorregelventils 24 und des Druckregelventils 26 zum Tank T hin entlastet ist (Vg max).
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Die Verringerung des Schwenkwinkels und damit die Erhöhung der Drehzahl erfolgt durch Ansteuerung des Proportionalmagneten 32, wobei das Motorregelventil 24 in einer Richtung verstellt wird, in der eine Druckmittelverbindung zwischen dem Druckanschluss P und dem Ausgangsanschluss A des Motorregelventils 24 aufgesteuert wird. Das Druckregelventil 26 bleibt zunächst in seiner dargestellten federvorgespannten Grundposition. Dementsprechend wird dann über die Rückschlagventile 28, 30 der Steuerraum, in dem der höhere der Drücke in den Arbeitsleitungen 4, 6 wirkt, mit dem bodenseitigen Druckraum 16 verbunden, so dass in diesen Steueröl einströmt und der Stellzylinder 22 aufgrund seiner Flächendifferenz ausfährt und entsprechend die Schwenkwiege in Richtung einer Verringerung des Schluckvolumens (Vg min) verstellt. Die Verstellung erfolgt, bis ein Kräftegleichgewicht zwischen der Kraft des Proportionalmagneten 32 und der Kraft einer Regelfeder erreicht ist, die vom Kolben des Stellzylinders gespannt wird.
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Die Druckregelung über das Druckregelventil 26 ist dieser elektroproportionalen Regelung überlagert. Steigt durch ein Lastmoment oder durch die Verringerung des Motorschwenkwinkels der Systemdruck, der am Eingang P des Motorregelventils 24 abgegriffen wird und entgegen der Kraft einer Regelfeder 34 auf den Regelkolben des Druckregelventils 26 wirkt, einen über die Kraft der Regelfeder 34 vorgegebenen Maximalwert, so wird der Regelkolben des Druckregelventils 26 in eine Richtung verschoben, in der die Druckmittelverbindung B, T aufgesteuert wird, so dass entsprechend der bodenseitige Druckraum 16 zum Tank hin entlastet wird und somit der Hydromotor 12 wieder ausschwenkt. Durch diese Erhöhung des Schluckvolumens und der daraus resultierenden Druckreduzierung wird dann die Regelabweichung abgebaut. Der Hydromotor 12 gibt bei gleichbleibendem Druck durch Vergrößerung des Schluckvolumens ein größeres Drehmoment ab.
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Der Druck in den beiden Arbeitsleitungen 4, 6 wird jeweils über Sekundärdruckbegrenzungsventile 36, 38 begrenzt, die jeweils eine Rückschlagfunktion aufweisen, die eine Druckmittelströmung durch das hochdruckseitige Sekundärdruckbegrenzungsventil 36; 38 in Richtung zum dann wirksamen niederdruckseitigen Sekundärdruckbegrenzungsventil 38; 36 zulässt.
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An das Gehäuse 18 ist des Weiteren noch eine Bremsventilanordnung 40 angebaut. Diese hat ein Bremsventil 42 in an sich bekannter Bauweise. Zwei Eingangsanschlüsse P, P' sind mit jeweils einer der Arbeitsleitungen 4, 6 verbunden, wobei stromabwärts dieser Anbindung jeweils ein Rückschlagventil 46, 48 angeordnet ist, die eine Druckmittelströmung nur in Richtung zum Hydromotor 12 zulassen.
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Ein Ausgangsanschluss A des Bremsventils 42 ist über eine sich verzweigende Leitung mit zwei Ablaufrückschlagventilen 47, 49 mit stromabwärts der Rückschlagventile 46, 48 gelegenen Abschnitten der Arbeitsleitungen 4, 6 verbunden. Diese Ablaufrückschlagventile 47, 49 lassen nur eine Druckmittelströmung in Richtung zu der jeweiligen Arbeitsleitung 4, 6 zu.
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In der federvorgespannten Grundposition (siehe 2) des Bremsventils 42 sind die Anschlüsse P, P' und A gegeneinander abgesperrt. Die beiden Steuerseiten des Bremsventils 42 sind jeweils über ein Dämpfungsglied 50, 52 mit der zugeordneten Arbeitsleitung 4 bzw. 6 verbunden. Wie im Detail 52 in 2 unten links dargestellt, hat jedes Dämpfungsglied 50, 52 zwei parallel geschaltete Dämpfungsdüsen 54, 56, wobei der letzteren ein Rückschlagventil 58 vorgeschaltet ist, das eine Steuerölströmung von der zugeordneten Dämpfungsdüse 56 zulässt und in Gegenrichtung sperrt. Dementsprechend wirkt die Dämpfungsdüse 54 für eine Steuerölströmung in Richtung zum jeweiligen Steuerraum, während die Dämpfungsdüse 56 die Steuerölströmung aus dem Steuerraum heraus bestimmt und dämpft.
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Wie des Weiteren in 2 angedeutet, zweigt stromabwärts der die Zuströmung zum Steuerraum bestimmenden Dämpfungsdüse 54 jeweils eine db-Leitung 60, 62 (siehe auch Detail 52) ab. Diese beiden db-Leitungen 60, 62 führen zum Eingang eines Wechselventils 64. Dessen Ausgang ist mit einer Druckbegrenzungsleitung 66 verbunden, die an den Eingang eines Druckbegrenzungsventils 68 angeschlossen ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieses Druckbegrenzungsventil 68 elektroproportional verstellbar ausgeführt, so dass der zu begrenzende Maximaldruck einstellbar ist. Diese Einstellung erfolgt über eine Steuereinheit 70 in Abhängigkeit vom Signal eines Drehzahlaufnehmer 71, über den die Drehzahl des Hydromotors 12 erfasst wird und dessen Signal an die Steuereinheit 70 abgegeben wird. Über das Wechselventil 64 wird der größere der Steuerdrücke in den Steuerräumen des Bremsventils 42 zum Druckbegrenzungsventil 68 geführt und kann dann durch entsprechende Einstellung auf einen Maximalwert begrenzt werden, so dass beispielsweise eine Maximaldrehzahl des Hydromotors 12 nicht überschritten wird.
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Im regulären Betrieb wird das Bremsventil 42 aufgrund der in den Arbeitsleitungen 4, 6 wirksamen Druckdifferenz in eine Öffnungsrichtung verstellt. Erfolgt die Druckmittelzufuhr beispielsweise über die Arbeitsleitung 6 und die Druckmittelabfuhr über die Arbeitsleitung 4, so wird das Bremsventil 42 in Richtung der Regelpositionen (a) verstellt, in der die Druckmittelverbindung von P nach A des Bremsventils 42 aufgesteuert wird. Das Druckmittel kann dann über die Arbeitsleitung 6 zum Hydromotor 12 und von dessen anderen Arbeitsanschluss über den stromaufwärts des Rückschlagventils 48 gelegenen Teil der Arbeitsleitung 4 und das Bremsventil 42 und dann wieder über das Rückschlagventil 47 zurück zur Arbeitsleitung 4 und dann zum Tank T hin abströmen. Die Drehzahl des Hydromotors 12 wird dabei ständig überwacht. Damit diese eine Maximaldrehzahl nicht überschreitet, wird am Druckbegrenzungsventil 68 ein Druck eingestellt, der unterhalb des am Ausgang des Wechselventils 64 im regulären Betrieb anliegenden Drucks liegt, d.h. der in Öffnungsrichtung auf das Bremsventil 42 wirksame Druck wird reduziert, so dass entsprechend am Motorausgang ein Bremsdruck aufgebaut wird, der ein Überdrehen des Hydromotors 12 verhindert. Durch geeignete Einstellung des Druckbegrenzungsventils 68 kann somit auf einfache Weise in Abhängigkeit vom jeweiligen Betriebszustand ein geeigneter Bremsdruck eingestellt werden, um ein Überdrehen des Hydromotors 12 zu verhindern.
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Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Bremsventilanordnung 40 des Weiteren noch mit einem Bremslüftventil 72 ausgeführt, das über eine Feder in eine Sperrposition vorgespannt ist, und das über den größeren der Drücke in den Arbeitsleitungen 4, 6, der wiederum über ein Wechselventil 74 abgegriffen wird, in Richtung einer Öffnungsposition verstellbar ist, in der dieser größere der Drücke zu einem Bremsanschluss Br geführt ist, an das ein mechanisches Bremselement angeschlossen ist, das dann in Abhängigkeit von der Position des Bremslüftventils 72 durch den höheren der Drücke in den Arbeitsleitungen 4, 6 außer Bremseingriff gebracht wird. Da der in den Arbeitsleitungen 4, 6 anliegende Systemdruck oftmals nicht kompatibel zu dem für die Bremslüftung erforderlichen Druck ist, ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel dem Bremslüftventil 72 ein Bremsdruckreduzierventil 76 nachgeschaltet, über das der Bremsdruck auf einen für die mechanische Bremse geeigneten Bremsdruck reduziert wird.
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Die Druckmittelversorgung des Hydromotors 12 erfolgt über die in 3 dargestellte Pumpeneinheit 2. Diese kann in unterschiedlicher Weise ausgeführt sein; beim konkreten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Axialkolben-Verstellpumpen-Einheit, deren Grundaufbau aus dem Stand der Technik bekannt ist, so dass hier nur einige zum Verständnis erforderliche Bauelemente beschrieben werden.
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Die Pumpeneinheit 2 hat eine Axialkolben-Verstellpumpe 78, deren Fördervolumenstrom durch Verstellen des Schwenkwinkels einer Schwenkwiege verstellt wird. Die Verstellung erfolgt über einen Stellzylinder 80, dessen Stellraum über eine Düse mit dem Ausgang eines Pumpenregelventils 82 verbunden ist. Dieses ist als elektroproportional verstellbares Wegeventil ausgeführt und wird über einen Proportionalmagneten 84 im Sinne einer Vergrößerung des Schwenkwinkels und über eine einstellbare Feder sowie eine parallel angeordnete Regelfeder 86 im Sinne einer Verringerung des Schwenkwinkels (minimales Fördervolumen) beaufschlagt. In der dargestellten federvorgespannten Grundposition ist der genannte Ausgangsanschluss A mit einem Eingangsanschluss P verbunden, der seinerseits mit einem Ausgangsanschluss eines Wechselventils 88 in Druckmittelverbindung steht. An den Eingängen dieses Wechselventils 88 liegen einerseits der Pumpendruck in einer Pumpenleitung 90 und andererseits ein Fremdstelldruck an, der beispielsweise beim Anfahren der Anlage dafür sorgt, dass die Verstellpumpe 78 bei unbestromtem Proportionalmagneten 84 in Richtung ihres minimalen Fördervolumens (Vg min) verstellt ist. Der größere dieser Drücke liegt somit am Anschluss P des Regelventils 82 an. An den Ausgang des Wechselventils 88 ist des Weiteren eine Steuerleitung angeschlossen, die über eine weitere Düse in einem Steuerraum eines Rückstellzylinders 92 mündet, in den ein Regelkolben 94 eintaucht, der mit der Schwenkwiege der Verstellpumpe 78 mechanisch verbunden ist. Die Stellbewegung des Regelkolbens 94 wird über einen Koppelmechanismus 96 auf die Regelfeder 86 übertragen, die einerseits an diesem Koppelmechanismus 96 abgestützt ist und andererseits den Regelschieber des Regelventils 82 in Richtung der dargestellten Grundposition beaufschlagt.
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Der Regelkolben 94 des Rückstellzylinders 92 ist seinerseits ebenfalls über eine Feder in eine Grundposition vorgespannt, wobei die auf den Rückstellzylinder 92 und auf den Stellzylinder 80 wirkenden Federkräfte so ausgelegt sind, dass die Verstellpumpe im unbestromten nicht angesteuerten Zustand in Richtung des maximalen Fördervolumens (Vg max) vorgespannt ist. Bei Anfahren der Anlage und Aufbau des Betriebsdrucks (Regelventil 82 in Grundposition) wird dann der Schwenkwinkel auf das minimale Fördervolumen eingestellt, so dass mit steigendem Steuerstrom die Pumpe auf ein größeres Fördervolumen ausschwenkt.
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Ein Tankanschluss T des Regelventils 82 ist mit einem Anschluss A eines Druckregel- oder Druckabschneideventils 98 verbunden, dessen Tankanschluss T mit dem Tank T verbunden ist, während ein Druckanschluss P mit dem Ausgangsanschluss des Wechselventils 88 verbunden ist. Das Druckventil 98 wird durch eine Regelfeder in seine dargestellte Grundposition vorgespannt, in der der Anschluss A mit dem Tank verbunden ist. Dementsprechend ist auch der Tankanschluss T des Pumpenregelventils 82 mit dem Tank T verbunden. Das stetig verstellbare Druckregelventil 98 kann durch den Druck in der Pumpenleitung 90 so verstellt werden, dass dessen Eingangsanschluss P mit dem Ausgangsanschluss A des Druckregelventils 98 verbunden wird und somit der Pumpendruck in diesem Bereich wirksam wird. Bei bestromtem Proportionalmagnet 84 wird die Druckmittelverbindung des Steuerraums des Stellzylinders 80 zum Tank T zugesteuert und Steueröl dem Steuerraum des Stellzylinders 80 zugeführt, so dass dieser ausfährt und entsprechend die Verstellpumpe 78 zurück schwenkt. D.h. bei Überschreiten des am Druckregelventil 98 über dessen Regelfeder eingestellten Sollwertes, wird die Pumpe automatisch zurück geschwenkt und die Regelabweichung abgebaut. Diese Druckregelung ist der vorbeschriebenen EP-Regelung überlagert.
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Der Sauganschluss der Verstellpumpe 78 ist an dem Druckanschluss einer Ladepumpe 100 angeschlossen, über die Druckmittel aus dem Tank T gefördert werden kann. Diese Ladepumpe 100 ist üblicher Weise eine Kreiselpumpe, die auch bei höheren Drehzahlen wirksam ist. Die Ladepumpe 100 erleichtert insbesondere den Kaltstart bei niedrigen Temperaturen und entsprechend hoher Viskosität des Druckmittels.
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Beim dargestellten Ausführungsbeispiel liegt auf der gleichen Antriebswelle auch noch eine Speisepumpe 102, über die Druckmittel aus dem Tank T in eine Speiseleitung 103 gefördert werden kann. Diese mündet in der Darstellung gemäß 2 zwischen den beiden Ablaufrückschlagventilen 47, 49 ein.
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Die Pumpenleitung 90 führt zum Anschluss P eines Richtungsventils 104. Dieses kann rein elektrisch oder elektrohydraulisch oder in sonstiger Weise verstellt werden. Die beiden Arbeitsanschlüsse A, B sind an die Arbeitsleitungen 4, 6 angeschlossen. Ein Tankanschluss T mündet im Tank T. In der dargestellten, beispielsweise federzentrierten Grundposition sind die beiden Arbeitsanschlüsse A, B über Düsen nach Art einer Schwimmstellung mit dem Tank T verbunden. Bei einer Verstellung in Richtung „2“ wird der Druckanschluss P mit der Arbeitsleitung 6 und der Tankanschluss T mit der dann im Ablauf gelegenen Arbeitsleitung 4 verbunden. Bei Verstellung des Richtungsventils 104 in Richtung „1“ wird in umgekehrter Weise der Anschluss P mit dem Arbeitsanschluss B und der Tankanschluss T mit dem Arbeitsanschluss A verbunden. Wie in 3 gestrichelt angedeutet, kann das Richtungsventil 104 auch so ausgelegt sein, dass es in der Grundposition (0) auch die Pumpenleitung mit dem Tank T verbindet. Diese Umlaufposition ist bei einer Verstellung des Richtungsventils 104 in Richtung „1“ oder „2“ gesperrt.
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Der Druck in der Speiseleitung 103 kann noch über ein Speisedruckbegrenzungsventil 106 begrenzt sein.
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Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Druckregelventil 98 noch mit einer Fernsteuerung 108 ausgeführt. Diese besteht im Prinzip aus einem Druckbegrenzungsventil 110 und einem als 2/2-Wegeventil ausgeführten Betätigungsventil 112, die einzeln oder in Verbindung verwendbar sind. Das Druckbegrenzungsventil 110 ist verstellbar ausgeführt und begrenzt den Druck in einer Drucksteuerleitung 114, die über eine Düse 116 mit der Pumpenleitung 90 verbunden ist. Der Druck in der Drucksteuerleitung 114 wirkt auf das Druckregelventil 98 in Richtung seiner Grundposition und somit parallel zu dessen Druckregelfeder. Durch entsprechende Einstellung des Drucks am Druckbegrenzungsventil 110 kann somit dieser in Richtung der Grundposition des Druckregelventils 92 wirksame Steuerdruck verändert werden, so dass ein niedrigerer Drucksollwert auf einfache Weise einstellbar ist.
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Über das Betätigungsventil 112 kann die Drucksteuerleitung 114 zum Tank T hin entlastet werden, so dass ein Starten der Pumpe mit einem sehr niedrigen Betriebsdruck (Stand-By-Druck) realisierbar ist. Dieses Betätigungsventil 112 kann auch als stetig verstellbares Wegeventil ausgeführt sein.
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4 zeigt eine Variante des vorbeschriebenen Ausführungsbeispiels, bei dem anstelle des elektroproportional verstellbaren Druckbegrenzungsventils 68 eine Sonderbauform verwendet wird, bei der ein Federraum intern mit dem Tankanschluss des Druckbegrenzungsventils 68 verbunden ist.
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Der am Druckbegrenzungsventils 68 einstellbare Druck, der das Bremsventil 42 in Richtung seiner (drehrichtungsabhängigen) Öffnungsrichtung beaufschlagt, muss dann an der Feder des Druckbegrenzungsventils 68 eingestellt werden, wobei der Gegendruck in des im Ablauf gelegenen Teils der Arbeitsleitung berücksichtigt werden muss. Als Grundregel kann angegeben werden, dass der zu begrenzende Druck etwa bei 40 bar zuzüglich dieses Gegendrucks liegt. Durch das Druckbegrenzungsventil 68 wird damit der auf den Ventilschieber des Bremsventils 42 in Öffnungsrichtung wirkende Druck begrenzt, so dass dessen Hub auch bei einem erhöhten Systemdruck konstant bleibt.
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Bei dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Durchflusskennlinie der beiden Rückschlagventile 47, 49 (Einspeisekennlinie) als Messblende verwendet. Gerätespezifische Durchflusswiderstände werden über das inverse Wechselventil 118 und somit durch den in die Steuerleitung 116 eingespielten Steuerdruck kompensiert, so dass Änderungen an den Geräten, welche sich auf die Durchflusswiderstände der Rücklaufleitungen auswirken, praktisch keinen Einfluss haben.
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5 zeigt eine weitere Variante, bei der das Druckbegrenzungsventil 68 in Schließrichtung zum einen durch die veränderliche Kraft der Druckbegrenzungsfeder und zusätzlich vom Druck in einer Steuerleitung 116 beaufschlagt, die an den Ausgangsanschluss A eines inversen Wechselventils 118 angeschlossen ist, dessen beide Eingangsanschlüsse P, P' mit jeweils einer der Arbeitsleitungen 4, 6 verbunden sind, wobei der jeweils niedrigere der Drücke zum Anschluss A weitergeleitet wird.
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Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Druckbegrenzungsleitungen 60, 62 über Speiserückschlagventile 120, 122 mit einander verbunden, wobei die Speiseleitung 103 in den Bereich zwischen den beiden Speiserückschlagventilen 120, 122 einmündet. Prinzipiell kann auch ein herkömmliches Druckbegrenzungsventil anstelle der Sonderventilbauarten in den 4 und 5 eingesetzt werden.
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Wie bereits erläutert, wird das Bremsventil 42 zum einen durch die Druckdifferenz in den Arbeitsleitungen 4, 6, genauer gesagt durch den Drucküberschuss in der den höheren Druck führenden Arbeitsleitung sowie von dem Gegendruck im jeweiligen Ablauf in eine Öffnungsrichtung verstellt, wobei je nach Öffnungsquerschnitt der vom Hydromotor 12 ablaufende Druckmittelvolumenstrom proportional zu dieser Kräfte-/Druckdifferenz angedrosselt wird. Über den Drehzahlaufnehmer 71 wird die Drehzahl des Hydromotors 12 erfasst und bei Erreichen der in der Steuereinheit abgelegten Höchstdrehzahl oder des Höchstdrehzahlbereiches das Druckbegrenzungsventil 68 (bei der Schaltung gemäß 2) angesteuert, um den zu begrenzenden Druck so einzustellen, dass der in Öffnungsrichtung auf das Bremsventil 42 wirksame Druck gegenüber dem tatsächlich (bei geschlossenem Druckbegrenzungsventil 68) wirkenden Druck abgesenkt wird, so dass aufgrund des in Öffnungsrichtung verringerten Drucks der Öffnungsquerschnitt des Bremsventils 42 verringert wird und entsprechend der ablaufende Druckmittelvolumenstrom angedrosselt wird. Dieses Verhalten lässt sich sehr anschaulich anhand des Diagramms in 6 erläutern. Dieses zeigt ein Diagramm, in dem der Druck am Motorausgang, d.h. der ein Bremsmoment erzeugende Druck in Abhängigkeit von der Drehzahl dargestellt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Druckbegrenzungsventil gemäß den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen auf einen Maximaldruck von etwa 70 bar eingestellt, die maximale Drehzahl soll in etwa 1800 Umdrehungen betragen.
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Man erkennt am Diagramm gemäß 6 relativ deutlich, dass bei niedrigeren Drehzahlen am Motorausgang ein Druck im Bereich zwischen 20 bar und 40 bar anliegt, der mit zunehmender Drehzahl leicht ansteigt. Im höheren Drehzahlbereich steigt der Druck im Ablauf dann etwas überproportional an, nach Erreichen der am Druckbegrenzungsventil eingestellten Schwelle oder nach Aufsteuern des Druckbegrenzungsventils (Ausführungsbeispiel gemäß 2) in Abhängigkeit von der Drehzahl steigt dann der ablaufseitige Druck sehr stark an, wobei die Drehzahl dann den voreingestellten Wert von 1800 Umdrehungen nicht mehr überschreitet, da der Motor in effektiver Weise durch das ihn wirkende Bremsmoment abgebremst wird. Das Druckbegrenzungsventil 68 hält die Motordrehzahl dann in diesem Bereich, wobei Drehzahlschwankungen minimal sind, so dass ein Überdrehen des Motors praktisch nicht vorkommen kann. Der am Motoreingang messbare drehzahlabhängige Druckverlauf liegt natürlich oberhalb der in 6 dargestellten Kurve, hat aber in etwa die gleiche Charakteristik.
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Offenbart ist ein hydraulischer Antrieb mit einem Bremsventil, wobei der auf das Bremsventil in Öffnungsrichtung wirksame Druck über ein Druckbegrenzungsventil begrenzt ist. Dieses kann beispielsweise in Abhängigkeit von der Drehzahl eingestellt werden oder aber auf einen vorbestimmten Druck eingestellt sein.
