DE102013114039A1

DE102013114039A1 - Hydrostatischer Antrieb im geschlossenen Kreislauf mit einem Hydrospeicher

Info

Publication number: DE102013114039A1
Application number: DE102013114039.4A
Authority: DE
Inventors: Lukas Krittian
Original assignee: Linde Hydraulics GmbH and Co KG
Current assignee: Linde Hydraulics GmbH and Co KG
Priority date: 2013-12-13
Filing date: 2013-12-13
Publication date: 2015-06-18
Also published as: DE102013114039A9

Abstract

Die Erfindung betrifft einen hydrostatischen Antrieb (1) mit einer von einem Antriebsmotor (2) angetriebenen hydrostatischen Pumpe (3), die im geschlossenen Kreislauf mit einem hydrostatischen Motor (4) verbunden ist, wobei der hydrostatische Motor (4) mit einem Verbraucher (5) in trieblicher Verbindung steht, wobei der geschlossene Kreislauf von einer ersten Druckmittelverbindung (6a) und einer zweiten Druckmittelverbindung (6b) gebildet ist, wobei ein Hydrospeicher (30) vorgesehen ist, der zum Speichern von Energie und zur Abgabe von Energie mit zumindest einer der beiden Druckmittelverbindungen (6a; 6b) verbindbar ist und die andere der beiden Druckmittelverbindungen (6b; 6a) mit einer Einspeiseinrichtung (20) des geschlossenen Kreislaufs in Verbindung steht, die eine Speisepumpe (21) umfasst, sowie mit einer Ausspeiseinrichtung (16) des geschlossenen Kreislaufs in Verbindung steht. Die Speisepumpe (21) ist als im Fördervolumen verstellbare Verstellpumpe (21a) ausgebildet, deren Fördervolumen in Abhängigkeit von dem Druck in der anderen der beiden Druckmittelverbindungen (6b; 6a) geregelt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen hydrostatischen Antrieb mit einer von einem Antriebsmotor angetriebenen hydrostatischen Pumpe, die im geschlossenen Kreislauf mit einem hydrostatischen Motor verbunden ist, wobei der hydrostatische Motor mit einem Verbraucher in trieblicher Verbindung steht, wobei der geschlossene Kreislauf von einer ersten Druckmittelverbindung und einer zweiten Druckmittelverbindung gebildet ist, wobei ein Hydrospeicher vorgesehen ist, der zum Speichern von Energie und zur Abgabe von Energie mit zumindest einer der beiden Druckmittelverbindungen verbindbar ist und die andere der beiden Druckmittelverbindungen mit einer Einspeiseinrichtung des geschlossenen Kreislaufs in Verbindung steht, die eine Speisepumpe umfasst, sowie mit einer Ausspeiseinrichtung des geschlossenen Kreislaufs in Verbindung steht.
Derartige hydrostatische Antriebe im geschlossenen Kreislauf kommen zum Antrieb eines Verbrauchers in Fahrzeugen, beispielsweise Kraftfahrzeugen oder Fahrzeugen des öffentlichen Personenverkehrs, beispielsweise Omnibussen, bevorzugt für den Personennahverkehr, sowie mobilen selbstfahrenden Arbeitsmaschinen, insbesondere Flurförderzeugen, Landmaschinen, Forstmaschinen und Baumaschinen, beispielsweise Baggern, Rad- und Teleskopladern, Schleppern, Mähdreschern, Feldhäckslern, Zuckerrüben- oder Kartoffelrodern zum Einsatz.
Mit einem Hydrospeicher, der zum Speichern von Energie und zur Abgabe von Energie mit zumindest einer der beiden Druckmittelverbindungen des geschlossenen Kreislaufs verbindbar ist, kann bei einem hydrostatischen Antrieb mit einem geschlossenen Kreislauf ein hybrides Antriebskonzept und somit eine Hybridfunktion verwirklicht werden. Mit der Energie in dem Hydrospeicher kann in einem Entladebetrieb des Hydrospeichers der Verbraucher in einer Antriebsphase angetrieben werden. Wird der Hydrospeicher in einer Bremsphase des Verbrauchers in einem Ladebetrieb betrieben und mit Druckmittel aufgeladen, kann eine Energierückgewinnung im Bremsbetrieb des Verbrauchers erzielt werden.
Bei einem hydrostatischen Antrieb im geschlossenen Kreislauf muss hierbei sichergestellt werden, dass im Ladebetrieb des Hydrospeichers, wobei von dem Hydrospeichers aus der hochdruckseitigen Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs eine bestimmte Druckmittelmenge entnommen wird, an der niederdruckseitigen Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs die entsprechende Druckmittelmenge ergänzt wird. Entsprechend muss im Entladebetrieb des Hydrospeichers, wobei von dem Hydrospeicher der hochdruckseitigen Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs eine bestimmte Druckmittelmenge zugeführt wird, sichergestellt werden, dass aus der niederdruckseitigen Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs die entsprechende Druckmittelmenge abgeführt wird.
Um diesen Mengen- bzw. Volumenausgleich an der niederdruckseitigen Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs bei der Entnahme bzw. der Zufuhr einer Druckmittelmenge an der hochdruckseitigen Druckmittelverbindung durch den Hydrospeicher zu ermöglichen, ist es bereits bekannt, zwei zusätzliche hydrostatische Triebwerke vorzusehen, die den Ausgleich der Mengen- bzw. der Volumenbilanz an den beiden Druckmittelverbindungen des geschlossenen Kreislaufs herstellen.
Ein derartiger hydrostatischer Antrieb mit einem Hydrospeicher und zwei zusätzlichen hydrostatischen Triebwerken, die den Ausgleich der Mengen- und Volumenbilanz an den beiden Druckmittelverbindungen des geschlossenen Kreislaufs beim Laden und Entladen des Hydrospeichers herstellen, ist aus der DE 10 2009 011 247 A1 bekannt. Die für den Ausgleich der Mengen- bzw. Volumenbilanz sorgenden beiden zusätzlichen hydrostatischen Triebwerke sind jeweils als Einzeltriebwerke ausgebildet, die über eine Welle bzw. über ein Getriebe miteinander gekoppelt und trieblich verbunden sind. Hierdurch ergibt sich hoher Bauaufwand und Platzbedarf, da jedes der beiden Einzeltriebwerk über ein separates Gehäuse und eine separate Welle mit einer entsprechenden Wellenlagerung in dem jeweiligen Gehäuse des entsprechenden Einzeltriebwerks verfügt. Zudem verursacht die zur Kopplung der beiden Einzeltriebwerke erforderliche Welle bzw. das zur Kopplung der beiden Einzeltriebwerke erforderliche Getriebe zusätzlichen Bauaufwand und Platzbedarf. Die Hybridfunktion gemäß der DE 10 2009 011 247 A1 mit einem Hydrospeicher und zwei zusätzlichen hydrostatischen Triebwerken, die jeweils als Einzeltriebwerke ausgebildet sind, für den Ausgleich der Mengen- und Volumenbilanz an den beiden Druckmittelverbindungen des geschlossenen Kreislaufs verursacht jedoch einen hohen Bauraumbedarf, eine hohen Herstellaufwand und einen hohen Systemaufwand.
Um den Mengen- bzw. Volumenausgleich an der niederdruckseitigen Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs bei der Entnahme bzw. der Zufuhr einer Druckmittelmenge an der hochdruckseitigen Druckmittelverbindung durch den Hydrospeicher zu ermöglichen, ist es ebenfalls bereits bekannt, zusätzlich zu dem mit der hochdruckseitigen Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs verbindbaren Hochdruckspeicher einen separaten Niederdruckspeicher vorzusehen, der mit der niederdruckseitigen Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs verbindbar ist. Ein derartiger hydrostatischer Antrieb mit einem Hochdruckspeicher und einem separaten Niederdruckspeicher, der den von dem Hochdruckspeicher an der hochdruckseitigen Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs entnommen bzw. zugeführten Druckmittelvolumenstrom an der niederdruckseitigen Druckmittelverbindung ausgleicht, ist aus der DE 10 2007 012 121 A1 bekannt.
Bei der DE 10 2007 012 121 A1 ist der Hochdruckspeicher mit der jeweiligen hochdruckseitigen Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs verbindbar. Entsprechend ist der separate Niederdruckspeicher mit der jeweiligen niederdruckseitigen Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs verbindbar. Eine derartige Hybridfunktion mit zwei separaten Druckmittelspeichern weist ebenfalls einen hohen Bauaufwand und insbesondere aufgrund der beiden Druckspeicher einen hohen Bauraumbedarf auf, wodurch die Hybridfunktion durch die beiden Druckspeicher einen hohen Systemaufwand verursacht. Der hohe Bauraumbedarf für die beiden Druckspeicher führt dazu, dass eine derartige Hybridfunktion bei Fahrzeugen mit einer engen Einbausituation, beispielsweise mobilen Arbeitsmaschinen wie Flurförderzeugen oder Radladern, nicht zum Einsatz kommen kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydrostatischen Antrieb zur Verfügung zu stellen, bei dem die Mengen- bzw. Volumenbilanz im geschlossenen Kreislauf mit der Hybridfunktion durch den Hydrospeicher einen einfachen, kompakten und kostengünstigen Aufbau aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Speisepumpe als im Fördervolumen verstellbare Verstellpumpe ausgebildet ist, deren Fördervolumen in Abhängigkeit von dem Druck in der anderen der beiden Druckmittelverbindungen geregelt ist. Erfindungsgemäß erfolgt somit der für die Hybridfunktion durch den Hydrospeicher erforderliche Mengen- bzw. Volumenbilanz mittels der Ausspeiseinrichtung des geschlossenen Kreislaufs und einer als Verstellpumpe ausgebildeten Speisepumpe des geschlossenen Kreislaufs, die in Abhängigkeit von dem Druck in der anderen der beiden Druckmittelverbindungen und somit dem Druck in der niederdruckseitigen Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs im Fördervolumen geregelt ist. Sofern über den Hydrospeicher im Ladebetrieb eine bestimmte Druckmittelmenge aus der hochdruckseitigen Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs entnommen wird, wird über die von dem in der niederdruckseitigen Druckmittelverbindung anstehenden Druck im Fördervolumen druckgeregelte Speisepumpe erzielt, dass in der niederdruckseitigen Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs die entsprechende Druckmittelmenge von der Speisepumpe bedarfsgerecht ergänzt wird. Sofern von dem Hydrospeicher im Entladebetrieb eine bestimmte Druckmittelmenge in die hochdruckseitige Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs zugeführt wird, wird über die Ausspeiseinrichtung erzielt, dass aus der niederdruckseitigen Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs die entsprechende Druckmittelmenge abgeführt und ausgespeist wird. Mit einer von dem Druck in der niederdruckseitigen Druckmittelverbindung im Fördervolumen geregelten Speisepumpe sowie einer Ausspeiseinrichtung kann hierbei der Mengen- bzw. Volumenausgleich an der niederdruckseitigen Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs auf einfache Weise sowie mit einem kompakten und kostengünstigen Aufbau erzielt werden. Die als Verstellpumpe ausgeführte Speisepumpe, die von dem Druck in der niederdruckseitigen Druckmittelverbindung im Fördervolumen geregelt ist, ermöglicht hierbei einen bedarfsgerechten Mengen- bzw. Volumenausgleich, wodurch erzielt wird, dass die Speisepumpe in Betriebszuständen, in denen die Hybridfunkton nicht aktiviert ist und somit kein Mengen- bzw. Volumenausgleich der in den Hydrospeicher zuströmenden Druckmittelmenge erforderlich ist, keine überflüssige Fördermenge liefert, die über ein Druckbegrenzungsventil zum Behälter abgeführt werden muss und dadurch entsprechende Verluste verursacht.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Verstellpumpe hydraulisch im Fördervolumen geregelt, wobei eine zu einer Verstelleinrichtung der Verstellpumpe geführte Steuerdruckmeldeleitung vorgesehen ist, die von der anderen der beiden Druckmittelverbindungen zu der Verstelleinrichtung geführt ist. Hierdurch wird auf einfache Weise erzielt, dass die als Verstellpumpe ausgeführte Speisepumpe von dem in der niederdruckseitigen Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs anstehenden Druck druckgeregelt ist, um die erforderliche Druckmittelmenge für den erforderlichen Mengen- bzw. Volumenausgleich im Ladebetrieb des Hydrospeichers bedarfsgerecht in die niederdruckseitige Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs zu fördern.
Die Ausspeiseeinrichtung umfasst gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung eine Ausspeiseleitung, die über ein Ausspeiseventil mit einem Behälter verbunden ist, wobei die Ausspeiseleitung und die Steuerdruckmeldeleitung an eine Ausgleichsleitung angeschlossen sind. Mit einer derartigen Ausspeiseleitung kann über das Ausspeiseventil auf einfache Weise und mit geringem Bauaufwand die erforderliche Druckmittelmenge für den erforderlichen Mengen- bzw. Volumenausgleich im Entladebetrieb des Hydrospeichers von der niederdruckseitigen Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs zum Behälter abgeführt werden. Sofern die Ausspeiseleitung und die Steuerdruckmeldeleitung an eine Ausgleichsleitung angeschlossen sind, kann mit geringem schaltungstechnischem Aufbau erzielt werden, dass die niederdruckseitige Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs für den erforderlichen Mengen- bzw. Volumenausgleich während der Hybridfunktion mit der die Speisepumpe im Fördervolumen steuernden Steuerdruckmeldeleitung bzw. der Ausspeiseleitung verbunden ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Verstelleinrichtung der Verstellpumpe eine Stellkolbeneinrichtung auf, die mit einem Verdrängervolumenstelleinrichtung der Verstellpumpe in Wirkverbindung steht, wobei die Stellkolbeneinrichtung mittels einer Federeinrichtung in Richtung eines maximalen Fördervolumens beaufschlagt ist und mittels des in der Steuerdruckmeldeleitung geführten Druckes in Richtung eines minimalen Fördervolumens beaufschlagt ist. Hierdurch wird auf einfache Weise erzielt, dass die Verstellpumpe im Ladebetrieb des Hydrospeichers und einem fallenden Druck in der niederdruckseitigen Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs in Richtung einer Erhöhung des Fördervolumen verstellt wird sowie bei steigendem Druck in der niederdruckseitigen Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs in Richtung einer Verringerung des Fördervolumen verstellt wird, um bedarfsgerecht in der niederdruckseitigen Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs diejenige Druckmittelmenge zu ergänzen, die im Ladebetrieb des Hydrospeichers von der hochdruckseitigen Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs in den Hydrospeicher entnommen wird.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn gemäß einer Ausführungsform der Erfindung die Verstellpumpe mit einem Anschlag für ein minimales Fördervolumen versehen ist, wobei der Anschlag derart ausgelegt ist, dass die Verstellpumpe einen Minimalförderstrom zur Versorgung von der Speisepumpe mit Druckmittel versorgten Verbraucher liefert. Sofern die Speisepumpe an einem Speisekreis des hydrostatischen Antriebs angeschlossen ist und eine oder mehrere Verbraucher im Speisekreis mit Druckmittel versorgt, kann mit einem derartigen Anschlag für ein minimales Fördervolumen auf einfache Weise erzielt und sichergestellt werden, dass die als Verstellpumpe ausgebildete Speisepumpe eine minimale Fördermenge zur Versorgung der an den Speisekreis angeschlossenen Verbraucher fördert.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Hydrospeicher fest an die eine der beiden Druckmittelverbindungen des geschlossenen Kreislaufs und die Steuerdruckmeldeleitung fest an die andere Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs angeschlossen. Ein derartiger Anschluss der Steuerdruckmeldeleitung für die Druckregelung der als Verstellpumpe ausgebildeten Speisepumpe weist einen geringen schaltungstechnischen Aufbau auf und ermöglicht es, den Hydrospeicher primärseitig durch Energie aus dem Antriebsmotor zu laden. Die in dem Hydrospeicher gespeicherte Energie kann anschließend in einer Antriebsphase des Verbrauchers für eine gewählte Bewegungsrichtung des Verbrauchers zum Antrieb des Verbrauchers verwendet werden, so dass mit dem Hydrospeicher eine Unterstützung des Antriebsmotors in einer Antriebsphase des Verbrauchers erzielbar ist
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Ventileinrichtung vorgesehen, mit der in einer ersten Steuerstellung der Hydrospeicher an die erste Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs und gleichzeitig die Ausgleichsleitung an die zweite Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs angeschlossen ist sowie in einer zweiten Steuerstellung der Hydrospeicher an die zweite Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs und gleichzeitig die Ausgleichsleitung an die erste Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs angeschlossen ist. Mit einer derartigen Ventileinrichtung wird es ermöglicht, dass der Hydrospeicher und die Ausgleichsleitung wahlweise mit jeder der beiden Druckmittelverbindungen des geschlossenen Kreislaufs verbunden werden kann. Mit einer derartigen Ventileinrichtung kann in Verbindung mit dem Hydrospeicher auf einfache Weise für beide Bewegungsrichtungen des Verbrauchers der Hydrospeicher in einer Bremsphase des Verbrauchers geladen werden und somit eine Energierückgewinnung der Bremsenergie des Verbrauchers erzielt werden. Die Ventileinrichtung ermöglicht es weiterhin, die in dem Hydrospeicher gespeicherte Energie anschließend in einer Antriebsphase des Verbrauchers für beide Bewegungsrichtungen des Verbrauchers zum Antrieb des Verbrauchers zu verwenden. Die druckgeregelte Speisepumpe und die Ausspeiseeinrichtung stellt hierbei jeweils die Mengen- und Volumenbilanz in der niederdruckseitigen Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs sicher.
Die Ventileinrichtung steht gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung mittels einer ersten Verbindungsleitung mit der ersten Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs, mittels einer zweiten Verbindungsleitung mit der zweiten Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs, mittels einer Speicherleitung mit dem Hydrospeicher und mit der Ausgleichsleitung in Verbindung.
Die Ventileinrichtung verbindet in der ersten Steuerstellung die erste Verbindungsleitung mit der Speicherleitung und die zweite Verbindungsleitung mit der Ausgleichsleitung sowie in der zweiten Steuerstellung die erste Verbindungsleitung mit der Ausgleichsleitung und die zweite Verbindungsleitung mit der Speicherleitung. Mit einer derartigen Ventileinrichtung kann auf einfache Weise für beide Bewegungsrichtungen des Verbrauchers in einer Bremsphase des Verbrauchers eine Energierückgewinnung der Bremsenergie sowie in einer Antriebsphase des Verbrauchers ein Antrieb des Verbrauchers mit dem Hydrospeicher erzielt werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist die Ventileinrichtung eine Sperrstellung auf, in der die Verbindung der Verbindungsleitungen mit der Speicherleitung und/oder der Ausgleichsleitung abgesperrt sind. Mit einer derartigen Sperrstellung der Ventileinrichtung kann der Betrieb des Hydrospeichers und die Hybridfunktion auf einfache Weise deaktiviert bzw. aktiviert werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Ventileinrichtung als Vieranschluss-Zweistellungs-Steuerventil ausgebildet, das die erste Steuerstellung und die zweite Steuerstellung aufweist. Mit einem derartigen Steuerventil kann mit geringem Bauaufwand in beiden Bewegungsrichtungen des Verbrauchers mit dem Hydrospeicher die Hybridfunktion und über die Speisepumpe bzw. die Ausspeiseinrichtung der erforderliche Mengen- bzw. Volumenausgleich im geschlossenen Kreislauf gebildet werden.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist die Ventileinrichtung als Vieranschluss-Dreistellungs-Steuerventil ausgebildet, das die erste Steuerstellung und die zweite Steuerstellung aufweist und mit der Sperrstellung als Mittelstellung versehen ist. Mit einem derartigen Steuerventil kann mit geringem Bauaufwand in beiden Bewegungsrichtungen des Verbrauchers mit dem Hydrospeicher die Hybridfunktion gebildet werden sowie durch die Sperrstellung die Hybridfunktion deaktiviert werden.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist die Ventileinrichtung von mehreren Einzelventilen gebildet. Die Ausführung der Ventileinrichtung in aufgelöster Bauweise mit mehreren Einzelventilen, beispielsweise einfachen Schaltventil, ermöglicht es ebenfalls mit geringem Bauaufwand, in beiden Bewegungsrichtungen des Verbrauchers mit dem Hydrospeicher die Hybridfunktion zu bilden sowie die Hybridfunktion zu deaktivieren.
Die Ventileinrichtung kann hierbei gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung ein erstes Wechselventil aufweisen, das eingangsseitig an die erste Verbindungsleitung und an die zweite Verbindungsleitung angeschlossen ist und ausgangsseitig an die Ausgleichsleitung angeschlossen ist, und ein zweites Wechselventil aufweisen, das eingangsseitig an die erste Verbindungsleitung und an die zweite Verbindungsleitung angeschlossen ist und ausgangsseitig an die Speicherleitung angeschlossen ist. Mit zwei derartigen, als Dreianschluss-Zweistellungs-Ventilen ausgebildeten Wechselventilen kann mit geringem Bauaufwand für die Ventileinrichtung erzielt werden, dass die jeweilige hochdruckseitige Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs mit der Speicherleitung und gleichzeitig die jeweilige niederdruckseitige Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs mit der Ausgleichsleistung verbunden ist.
Das erste Wechselventil verbindet vorteilhafterweise in der ersten Steuerstellung die zweite Verbindungsleitung mit der Ausgleichsleitung und in der zweiten Steuerstellung die erste Verbindungsleitung mit der Ausgleichsleitung und das zweite Wechselventil in der ersten Steuerstellung die erste Verbindungsleitung mit der Speicherleitung und in der zweiten Steuerstellung die zweite Verbindungsleitung mit der Speicherleitung. Mit einer derartigen von zwei Wechselventilen gebildeten Ventileinrichtung kann auf einfache Weise für beide Bewegungsrichtungen des Verbrauchers in einer Bremsphase des Verbrauchers eine Energierückgewinnung der Bremsenergie sowie in einer Antriebsphase des Verbrauchers ein Antrieb des Verbrauchers mit dem Hydrospeicher erzielt werden.
Eine gezielte Deaktivierung der von dem Hydrospeicher gebildeten Hybridfunktion kann gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung mit geringem Bauaufwand erzielt werden, wenn zumindest ein Schaltventil mit einer Sperrstellung und einer Durchflussstellung vorgesehen ist, das dem Hydrospeicher zugeordnet ist.
Die Ventileinrichtung kann als Schaltventil oder Proportionalventil ausgebildet sein. Bei dem erfindungsgemäßen Antrieb ist die hydrostatischen Pumpe als im Verdrängervolumen verstellbare Verstellpumpe, bevorzugt als beidseitig verstellbare Verstellpumpe, und der hydrostatische Motor als im Verdrängervolumen konstanter Konstantmotor bzw. als im Verdrängervolumen verstellbarer Verstellmotor ausgebildet.
Zur Veränderung des Verdrängervolumens der Verstellpumpe und/oder des Verstellmotor ist vorteilhafterweise eine elektronische Steuereinrichtung vorgesehen, in der Betriebsstrategien hinterlegt sind, um den Hydrospeicher in Abhängigkeit von Betriebszuständen des Antriebs mit Energie des Antriebsmotors und/oder im Bremsbetrieb des Verbrauchers durch Bremsenergie des Verbrauchers mit Druckmittel aufzuladen. Hierdurch wird es möglich, den Hydrospeichers in bestimmten Betriebszuständen, in denen am Antriebsmotor überschüssige Energie anfällt, zu laden und/oder in einem Bremsbetrieb des Verbrauchers mit der anfallenden Bremsenergie aufzuladen, um eine Energierückgewinnung zu ermöglichen. Die elektronische Steuereinrichtung steht hierzu mit entsprechenden Signalgebern in Verbindung, anhand derer der jeweilige Betriebszustand und/oder der Bremsbetrieb des Verbrauchers ermittelt werden kann, beispielsweise einer Fahrpedaleinrichtung oder einem Bremspedal bei der Ausführung des Verbrauchers als Fahrantrieb des Fahrzeugs.
Bei dem erfindungsgemäßen Antrieb sind in der elektronischen Steuereinrichtung Betriebsstrategien hinterlegt, um das Druckmittel aus dem aufgeladenen Hydrospeicher in Abhängigkeit von Betriebszuständen des Antriebs zum Antrieb des hydrostatischen Motors und/oder zum Antrieb der hydrostatischen Pumpe zu verwenden. Durch den Antrieb des hydrostatischen Motors mit Druckmittel aus dem Hydrospeicher kann ein Boosterantrieb des laufenden Antriebsmotors erzielt werden. Sofern das Druckmittel aus dem aufgeladenen Hydrospeicher zum Antrieb der hydrostatischen Pumpe verwendet wird, kann die hydrostatische Pumpe als hydraulischer Starter des abgestellten Antriebsmotors eingesetzt werden. Der Hydrospeicher kann somit zur Unterstützung des laufenden Antriebsmotors und/oder als hydraulischer Starter im Rahmen einer Start-Stopp-Funktion des Antriebsmotors verwendet werden, wobei sich aufgrund der robusten Bauweise und Funktion der Verdrängermaschine eine kostengünstige Start-Stopp-Funktion des Antriebsmotors erzielen lässt.
Um in Verbindung mit der hydrostatischen Pumpe den abgestellten Verbrennungsmotor starten zu können, ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung der Verstellmotor auf das Verdrängervolumen Null verstellbar und ist der Verstellmotor beim Antrieb der hydrostatischen Pumpe durch das Druckmittel durch das Druckmittel aus dem aufgeladenen Hydrospeicher auf das Verdrängervolumen Null verstellt. Hierdurch wird ermöglicht, dass das Druckmittel aus dem aufgeladenen Hydrospeicher den hydrostatischen Motor nicht antreibt und nur der hydrostatischen Pumpe zuströmt, um den abgestelltem Antriebsmotor starten zu können.
Zweckmäßigerweise steht die elektronische Steuereinrichtung mit einem den Speicherladedruck des Hydrospeichers erfassenden Drucksensor in Verbindung.
Zweckmäßigerweise ist das Schaltventil elektrisch betätigbar und steht zur Ansteuerung mit der elektronischen Steuereinrichtung in Verbindung. Die von dem Hydrospeicher gebildete Hybridfunktion kann somit mittels der elektronischen Steuereinrichtung durch entsprechende Ansteuerung des Schaltventils auf einfache Weise in Abhängigkeit von Betriebszuständen des Antriebs aktiviert bzw. deaktiviert werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Ventileinrichtung elektrisch betätigbar und steht zur Ansteuerung mit der elektronischen Steuereinrichtung in Verbindung. Mit der elektronischen Steuereinrichtung kann die Ventileinrichtung auf einfache Weise in Abhängigkeit von Betriebszuständen des Antriebs betätigt werden, um den Hydrospeicher zu laden bzw. zu entladen.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist die Ventileinrichtung hydraulisch betätigbar und zur Ansteuerung mit den Druckmittelverbindungen des geschlossenen Kreislaufs verbunden. Eine derartige, von dem in den Druckmittelverbindungen des geschlossenen Kreislaufs anstehenden Drücken hydraulische gesteuerte Ventileinrichtung, bildet somit ein hydraulisch gesteuertes Wechselventil, das die Verbindung der Speicherleitung und der Ausgleichsleitung mit den beiden Druckmittelverbindungen steuert.
Hierzu ist vorteilhafterweise eine erste Steuerdruckleitung vorgesehen, die von der ersten Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs an eine in Richtung der ersten Steuerstellung wirkenden Steuerfläche der Ventileinrichtung geführt ist, und eine zweite Steuerdruckleitung vorgesehen, die von der zweiten Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs an eine in Richtung der zweiten Steuerstellung wirkenden Steuerfläche der Ventileinrichtung geführt ist. Hierdurch wird auf einfache Weise erzielt, dass jeweils die hochdruckseitige Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs mit der Speicherleitung und die niederdruckseitige Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs mit der Ausgleichsleitung verbunden ist.
Der Verbraucher kann als ein von dem hydrostatischen Motor angetriebenes Drehwerk eines Fahrzeugs ausgebildet sein. Mit der erfindungsgemäßen im Fördervolumen druckgeregelten Speisepumpe in Verbindung mit einem Hydrospeicher kann bei einem Fahrzeug mit einem Drehwerk, beispielsweise einer als Bagger ausgebildeten Arbeitsmaschine, im Bremsbetrieb des Drehwerks eine Energierückgewinnung erfolgen und eine Unterstützung des Antriebsmotor beim Beschleunigen des Drehwerks erzielt werden.
Der Verbraucher kann alternativ als Fahrantrieb eines Fahrzeugs ausgebildet sein, beispielsweise eine von dem hydrostatischen Motor angetriebene Antriebsachse mit zumindest zwei angetriebenen Antriebsrädern. Mit der erfindungsgemäßen im Fördervolumen druckgeregelten Speisepumpe in Verbindung mit dem Hydrospeicher kann bei einem Fahrzeug mit einem eine Antriebsachse umfassenden Fahrantrieb im Bremsbetrieb des Fahrzeugs eine Energierückgewinnung erfolgen und eine Unterstützung des Antriebsmotors beim Beschleunigen des Fahrzeugs erzielt werden.
Alternativ kann der Verbraucher von einer Winde, beispielsweise einer Kranwinde, gebildet werden.
Der erfindungsgemäße hydrostatische Antrieb kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung als stufenlos verstellbarer hydrostatischer Zweig eines Leistungsverzweigungsgetriebes ausgebildet sein.
Die Erfindung betrifft weiterhin einen hydrostatischen Antriebsstrang mit einem erfindungsgemäßen hydrostatischen Antrieb, wobei die Speisepumpe zur Versorgung eines Speisekreises des Antriebsstranges mit Druckmittel vorgesehen ist. Die Verbraucher des Speisekreises können beispielsweise von einer Bremseinrichtung eines Fahrzeugs, einer Vorsteuerung von Steuerventilen einer Arbeitshydraulik, den Verdrängervolumenstelleinrichtungen der Pumpe und/oder des Motors des geschlossenen Kreislaufs und einem gegebenenfalls vorhandenen Lüfterantrieb gebildet werden. Hierdurch wird der Bauaufwand für die Hybridfunktion weiter verringert, da für den Mengen- und Volumenausgleich des Hydrospeichers eine bereits vorhandene Speisepumpe des Antriebsstranges verwendet wird, die durch die erfindungsgemäße Regelung des Fördervolumens in Abhängigkeit von dem Druck in der niederdruckseitigen Druckmittelverbindung einen energetisch günstigen Betrieb aufweist.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen hydrostatischen Antrieb. Mit der erfindungsgemäßen im Fördervolumen druckgeregelten Speisepumpe kann in einem Fahrzeug auf einfache und kostengünstige Weise sowie mit einem geringen Bauraumbedarf für die Hybridfunktion ein serieller Hybrid geschaffen werden.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigt
1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen hydrostatischen Antriebs,
2 eine konstruktive Ausführung der Verstelleinrichtung der Speisepumpe der 1,
3 eine konstruktive Ausführungsform einer Ventileinrichtung,
4 eine alternative Ausführungsform der Ventileinrichtung der 1 und 2 und
5 eine konstruktive Ausführungsform der Ventileinrichtung der 4.
In den 1 und 2 ist ein Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen hydrostatischen Antrieb 1 dargestellt.
Der hydrostatische Antrieb 1 weist eine von einem Antriebsmotor 2 angetriebene hydrostatische Pumpe 3 auf, die im geschlossenen Kreislauf mit einem hydrostatischen Motor 4 verbunden ist. Der Motor 4 steht über eine Abtriebswelle 9 mit einem Verbraucher 5 in trieblicher Verbindung. Der geschlossene Kreislauf ist von einer ersten Druckmittelverbindung 6a und einer zweiten Druckmittelverbindung 6b gebildet.
Der Antriebsmotor 2 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Verbrennungsmotor ausgebildet.
Der Verbraucher 5 kann als nicht näher dargestellter Fahrantrieb eines Fahrzeugs ausgebildet sein, der beispielsweise eine Antriebsachse mit zwei angetriebenen Rädern umfasst. Die Abtriebswelle 9 des Motors 4 steht hierbei mit einem Differentialgetriebe der Antriebsachse in Verbindung, die über entsprechende Abtriebswellen die Räder antreibt. Der Antrieb der Antriebsachse durch den Motor 4 kann direkt erfolgen oder alternativ unter Zwischenschaltung eines Getriebes.
Die Pumpe 3 steht zum Antrieb mit einer Triebwelle 12 des Antriebsmotors 2 in Wirkverbindung. Die Pumpe 3 ist als im Verdrängervolumen verstellbare Verstellpumpe ausgebildet, die ausgehend von einer Nullstellung mit Verdrängervolumen Null in beide Richtungen verstellbar ist, so dass die Pumpe 3 je nach Stellrichtung in beide Druckmittelverbindungen 6a, 6b fördern kann.
Die Pumpe 3 ist elektrisch oder elektro-hydraulisch, insbesondere elektro-proportional, im Verdrängervolumen steuerbar. Hierzu ist die Verdrängervolumenstelleinrichtung 3a der Pumpe 3 mittels einer elektrischen Betätigungseinrichtung 3b elektrisch ansteuerbar bzw. betätigbar, die zur Ansteuerung mit einer elektronischen Steuereinrichtung 15 in Verbindung steht.
Der Motor 4 kann als im Verdrängervolumen konstanter Konstantmotor ausgebildet sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Motor 4 als im Verdrängervolumen verstellbarer Verstellmotor ausgebildet. Die Motor 4 ist elektrisch oder elektro-hydraulisch, insbesondere elektro-proportional, im Verdrängervolumen steuerbar. Hierzu ist eine Verdrängervolumenstelleinrichtung 4a des Motors 4 mittels einer elektrischen Betätigungseinrichtung 4b elektrisch ansteuerbar bzw. betätigbar, die zur Ansteuerung mit der elektronischen Steuereinrichtung 15 in Verbindung steht.
Eingangsseitig steht die elektronische Steuereinrichtung 15 weiterhin mit Signalgebern 14a, 14b in Verbindung, beispielsweise einer Fahrpedaleinrichtung und einer Bremspedaleinrichtung.
Je nach Förderrichtung der Pumpe 3 bzw. je nach Betriebszustand (Antriebsphase bzw. Bremsphase) des Verbrauchers 5 bildet eine der Druckmittelverbindungen 6a bzw. 6b die hochdruckseitige Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs und die jeweils andere Druckmittelverbindung 6b bzw. 6a die niederdruckseitige Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs.
Ist die Verdrängervolumenstelleinrichtung 3a der Pumpe 3 derart eingestellt, dass die Pumpe 3 in die erste Druckmittelverbindung 6a fördert, befindet sich der Antrieb in einer Antriebsphase und der Motor 4 wird in einer ersten Bewegungsrichtung angetrieben, die bei dem dargestellten Fahrbetrieb als Verbraucher 5 beispielsweise der Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs entspricht. In der Antriebsphase in der ersten Bewegungsrichtung des Verbrauchers 5 stellt somit die erste Druckmittelverbindung 6a die hochdruckseitige Druckmittelverbindung und die zweite Druckmittelverbindung 6b die niederdruckseitige Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs dar. Gelangt der Antrieb beim Abbremsen des Verbrauchers 5 in eine Bremsphase, drehen sich die Druckverhältnisse in den Druckmittelverbindungen 6a, 6b um. Der Motor 4 arbeitet als Pumpe und fördert Druckmittel über die zweite Druckmittelverbindung 6b zu der Pumpe 3, die als Motor arbeitet. In der Bremsphase in der ersten Bewegungsrichtung des Verbrauchers 5 stellt somit die zweite Druckmittelverbindung 6b die hochdruckseitige Druckmittelverbindung und die erste Druckmittelverbindung 6a die niederdruckseitige Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs dar.
Ist die Verdrängervolumenstelleinrichtung 3a der Pumpe 3 derart eingestellt, dass die Pumpe 3 in die zweite Druckmittelverbindung 6b fördert, befindet sich der Antrieb in einer Antriebsphase und der Motor 4 wird in einer zweiten Bewegungsrichtung angetrieben, die bei dem dargestellten Fahrbetrieb als Verbraucher 5 beispielsweise der Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs entspricht. In der Antriebsphase in der zweiten Bewegungsrichtung des Verbrauchers 5 stellt somit die zweite Druckmittelverbindung 6b die hochdruckseitige Druckmittelverbindung und die erste Druckmittelverbindung 6a die niederdruckseitige Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs dar. Gelangt der Antrieb beim Abbremsen des Verbrauchers 5 in eine Bremsphase, drehen sich die Druckverhältnisse in den Druckmittelverbindungen 6a, 6b um. Der Motor 4 arbeitet als Pumpe und fördert Druckmittel über die erste Druckmittelverbindung 6a zu der Pumpe 3, die als Motor arbeitet. In der Bremsphase in der zweiten Bewegungsrichtung des Verbrauchers 5 stellt somit die erste Druckmittelverbindung 6a die hochdruckseitige Druckmittelverbindung und die zweite Druckmittelverbindung 6b die niederdruckseitige Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs dar.
Der geschlossene Kreislauf ist weiterhin mit einer Ausspeiseeinrichtung 16 versehen, die die jeweilige niederdruckseitige Druckmittelverbindung 6a bzw. 6b des geschlossenen Kreislaufs mit einem Behälter 17 verbindet. Der Ausgleich des an der Ausspeiseeinrichtung 16 aus dem geschlossenen Kreislaufs ausgespeisten Druckmittelvolumenstroms erfolgt mittels einer Einspeiseeinrichtung 20, die von einer Speisepumpe 21 des Antriebsstranges gebildet ist, die von dem Antriebsmotor 2 angetrieben ist. Die Speisepumpe 21 ist im offenen Kreislauf betrieben, die Druckmittel aus dem Behälter 17 ansaugt und in eine Förderleitung 22 fördert. Die Förderleitung 22 der Speisepumpe 21 steht mittels Einspeiseventilen 23a, 23b jeweils mit den Druckmittelverbindungen 6a, 6b in Verbindung, so dass an der niederdruckseitigen Druckmittelverbindung 6a bzw. 6b von der Speisepumpe 21 der an der Ausspeiseeinrichtung 16 ausgespeiste Druckmittelvolumenstrom ergänzt wird. Zur Absicherung des Speisedruckes der Speisepumpe 21 ist der Förderleitung 22 ein Druckbegrenzungsventil 24 zugeordnet. Die Speisepumpe 21 versorgt einen Speisekreis 25 des Antriebsstranges mit Druckmittel, der eine oder mehrere weitere Verbraucher umfasst.
Je nach Ausführung des Fahrzeugs kann der Antriebsstrang eine weitere Hydraulikanlage umfassen, beispielsweise eine Arbeitshydraulik einer mobilen Arbeitsmaschine.
Der dargestellte Antriebsstrang ist als serieller Hybrid ausgebildet, wozu der geschlossene Kreislauf mit einem als Hochdruckspeicher ausgebildeten Hydrospeicher 100 versehen ist, der zum Aufnehmen von Energie und zur Abgabe von Energie aus bzw. in den geschlossenen Kreislauf mit zumindest einer den beiden Druckmittelverbindungen 6a, 6b, die die hochdruckseitige Druckmittelverbindung bildet, des geschlossenen Kreislaufs verbindbar ist.
Zur Erfassung des in dem Hydrospeicher 100 anstehenden Ladedruckes ist ein Drucksensor 13 vorgesehen, der mit der elektronischen Steuereinrichtung 15 in Verbindung steht. Weiterhin können zur Erfassung der Drücke in den beiden Druckmittelverbindungen 6a, 6b nicht näher dargestellte Drucksensoren vorgesehen werden, die mit der Steuereinrichtung 15 in Verbindung stehen
Die Speisepumpe 21 ist als im Fördervolumen verstellbare Verstellpumpe 21a ausgebildet, deren Fördervolumen in Abhängigkeit von dem Druck in der anderen der beiden Druckmittelverbindungen 6b bzw. 6a, die die niederdruckseitige Druckmittelverbindung bildet, des geschlossenen Kreislaufs geregelt ist.
Die Verstellpumpe 21a ist hydraulisch im Fördervolumen geregelt. Hierzu ist eine Verdrängervolumenstelleinrichtung 21b der Verstellpumpe 21a mittels einer hydraulischen Verstelleinrichtung 21c betätigbar. An die Verstelleinrichtung 21c der Verstellpumpe 21a ist eine Steuerdruckmeldeleitung 26 geführt, die jeweils mit der niederdruckseitigen Druckmittelverbindung des geschlossenen Kreislaufs in Verbindung steht.
Die Ausspeiseeinrichtung 16 umfasst eine Ausspeiseleitung 18, die über ein Ausspeiseventil 19 mit dem Behälter 17 verbunden ist. Das Ausspeiseventil 19 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel von einem Druckbegrenzungsventil gebildet.
Die Ausspeiseleitung 18 und die Steuerdruckmeldeleitung 26 sind an eine Ausgleichsleitung 28 angeschlossen.
Die Verstelleinrichtung 21c der Verstellpumpe 21a weist – wie in der 2 näher dargestellt ist – eine Stellkolbeneinrichtung 30 auf, die mit der Verdrängervolumenstelleinrichtung 21b der Verstellpumpe 21a in Wirkverbindung steht. Die Stellkolbeneinrichtung 30 weist einen in einem Gehäuse 31 verschiebbar angeordneten Stellkolben 32 auf, der mit der Verdrängervolumenstelleinrichtung 21b der Verstellpumpe 21a verbunden ist. Der Stellkolben 32 der Stellkolbeneinrichtung 30 ist mittels einer Federeinrichtung 33 in Richtung eines maximalen Fördervolumens beaufschlagt und mittels des in der Steuerdruckmeldeleitung 26 geführten Druckes in Richtung eines minimalen Fördervolumens beaufschlagt. Die Steuerdruckmeldeleitung 26 ist hierzu an einen in Richtung einer Verringerung des Fördervolumens wirkenden Steuerdruckraum 34 der Stellkolbeneinrichtung 30 angeschlossen.
Die Verstellpumpe 21a ist weiterhin mit einem Anschlag 35 für eine minimales Fördervolumen versehen, wobei der Anschlag 35 derart ausgelegt ist, dass die Verstellpumpe 21a einen Minimalförderstrom zur Versorgung von der Speisepumpe 21 mit Druckmittel versorgten Verbraucher des Speisekreises 25 liefert.
In den 1 und 2 ist eine Ventileinrichtung 50 vorgesehen, mit der der Hydrospeicher 100 und die Ausgleichsleitung 28 wahlweise mit jeder der beiden Druckmittelverbindungen 6a bzw. 6b verbindbar ist. Mit der Ventileinrichtung 50 wird somit ermöglicht, für beide Bewegungsrichtungen des Verbrauchers 5 den Hydrospeicher 100 mit Energie aus dem Antriebsmotor 2 und/oder mit Bremsenergie in einer Bremsphase des Verbrauchers 5 zu laden sowie beim Entladen des Hydrospeichers 100 den Verbraucher 5 in beiden Bewegungsrichtungen anzutreiben.
Die Ventileinrichtung 50 verbindet in einer ersten Steuerstellung 50a den Hydrospeicher 100 mit der ersten Druckmittelverbindung 6a des geschlossenen Kreislaufs und gleichzeitig die Ausgleichsleitung 28 mit der zweiten Druckmittelverbindung 6b des geschlossenen Kreislaufs. In einer zweiten Steuerstellung 50b der Ventileinrichtung 50 ist der Hydrospeicher 100 an die zweite Druckmittelverbindung 6b des geschlossenen Kreislaufs und gleichzeitig die Ausgleichsleitung 28 an die erste Druckmittelverbindung 6a des geschlossenen Kreislaufs angeschlossen.
Die Ventileinrichtung 50 ist mittels einer ersten Verbindungsleitung 51a mit der ersten Druckmittelverbindung 6a des geschlossenen Kreislaufs und mittels einer zweiten Verbindungsleitung 51b mit der zweiten Druckmittelverbindung 6b des geschlossenen Kreislaufs verbunden. Mittels einer Speicherleitung 52 ist die Ventileinrichtung 50 mit dem Hydrospeicher 100 verbunden. Weiterhin ist die Ventileinrichtung 50 an die Ausgleichsleitung 28 angeschlossen.
In den 1 bis 5 sind Ausgestaltungsformen der Ventileinrichtung 50 dargestellt.
Die Ventileinrichtungen 50 der 1 bis 5 weisen jeweils die erste Steuerstellung 50a auf, in der die Speicherleitung 52 an die erste Druckmittelverbindung 6a des geschlossenen Kreislaufs und gleichzeitig die Ausgleichsleitung 28 an die zweite Druckmittelverbindung 6b des geschlossenen Kreislaufs angeschlossen ist, sowie die zweite Steuerstellung 50b auf, in der die Speicherleitung 52 an die zweite Druckmittelverbindung 6b des geschlossenen Kreislaufs und gleichzeitig die Ausgleichsleitung 28 an die erste Druckmittelverbindung 6a des geschlossenen Kreislaufs angeschlossen ist.
Die Ventileinrichtung 50 verbindet in der ersten Steuerstellung 50a die erste Verbindungsleitung 51a mit der Speicherleitung 52 und die zweite Verbindungsleitung 51b mit der Ausgleichsleitung 28. In der zweiten Steuerstellung 50b verbindet die Ventileinrichtung 50 die erste Verbindungsleitung 51a mit der Ausgleichsleitung 28 und die zweite Verbindungsleitung 51b mit der Speicherleitung 52.
Die Ventileinrichtung 50 der 3 bis 5 weist zudem eine Sperrstellung 50c auf, in der die Verbindung der Verbindungsleitungen 51a, 51b mit der Speicherleitung 52 und der Ausgleichsleitung 28 abgesperrt. In der Sperrstellung 50c ist somit der Hydrospeicher 100 von den Druckmittelverbindungen 6a, 6b des geschlossenen Kreislaufs abgetrennt.
In den Ausführungsformen der Ventileinrichtung 50 der 1 bis 5 ist Ventileinrichtung 50 hydraulisch betätigbar und steht zur Ansteuerung mit den Druckmittelverbindungen 6a, 6b des geschlossenen Kreislaufs in Verbindung. Die Ventileinrichtung 50 bildet somit ein hydraulisch gesteuertes Wechselventil, mit dem der Hydrospeicher 100 jeweils mit der entsprechenden hochdruckseitigen Druckmittelverbindung 6a bzw. 6b und die Ausgleichsleitung 28 jeweils mit der entsprechenden niederdruckseitigen Druckmittelverbindung 6b bzw. 6a verbunden werden kann.
Zur hydraulischen Betätigung der Ventileinrichtung 50 ist eine erste Steuerdruckleitung 60a vorgesehen, die von der ersten Druckmittelverbindung 6a des geschlossenen Kreislaufs an eine in Richtung der ersten Steuerstellung 50a wirkenden Steuerfläche 61a der Ventileinrichtung 50 geführt ist, und eine zweite Steuerdruckleitung 60b vorgesehen, die von der zweiten Druckmittelverbindung 6b des geschlossenen Kreislaufs an eine in Richtung der zweiten Steuerstellung 50b wirkenden Steuerfläche 61b der Ventileinrichtung 50 geführt ist.
In den 1 bis 3 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, in der die Ventileinrichtung 50 von mehreren Einzelventilen gebildet ist und somit die Ventilfunktion der Ventileinrichtung 50 durch mehrere Einzelventile in aufgelöster Bauweise ausgeführt ist.
Die Ventileinrichtung 50 ist hydraulisch in Abhängigkeit von den in den Steuerdruckleitungen 60a, 60b und somit den Druckmitttelverbindungen 6a, 6b anstehenden Drücken gesteuert und bildet somit ein hydraulisch gesteuertes Wechselventil.
Die Ventileinrichtung 50 der 1 bis 3 weist ein erstes Wechselventil 80 auf, das eingangsseitig an die erste Verbindungsleitung 51a und an die zweite Verbindungsleitung 51b angeschlossen ist und ausgangsseitig an die Ausgleichsleitung 28 angeschlossen ist, und ein zweites Wechselventil 81 auf, das eingangsseitig ebenfalls an die erste Verbindungsleitung 51a und an die zweite Verbindungsleitung 51b angeschlossen ist und ausgangsseitig an die Speicherleitung 52 angeschlossen ist. Das erste Wechselventil 80 steuert somit die Verbindung der Druckmittelverbindung 6a bzw. 6b mit der Ausgleichsleitung 28 und somit der Ausspeiseeinrichtung 16 sowie der Steuerdruckmeldeleitung 26 der Verstelleinrichtung 21c der Verstellpumpe 21a. Das zweite Wechselventil 81 steuert entsprechend die Verbindung der Druckmittelverbindung 6a bzw. 6b mit dem Hydrospeicher 100.
Das erste Wechselventil 80 ist – wie beispielsweise in der 3 näher dargestellt ist – als Längsschieberventil ausgebildet, das einen in einer Gehäusebohrung 85 angeordneten Steuerschieber 86 umfasst. Der Steuerschieber 86 ist mit einem Kolbenflansch 87 sowie zwei außenseitigen Steuernuten 88, 89 versehen. In der dargestellten Stellung befindet sich das erste Wechselventil 80 in der Sperrstellung, in der der Kolbenflansch 87 die Druckmittelverbindung zu der Ausgleichsleitung 28 absperrt. Der Steuerschieber 86 ist mittels zwei Federn 90a, 90b in die als Mittelstellung ausgebildete Sperrstellung beaufschlagt. Die Federn 90a, 90b sind jeweils in Steuerdruckräumen angeordnet, die mit der Steuerdruckleitung 60a bzw. 60b verbunden sind. An den Stirnseiten des Steuerschiebers 86 sind die Steuerflächen 61a, 61b ausgebildet.
Sofern die Druckmittelverbindung 6a die Hochdruckseite des geschlossenen Kreislaufs bildet, wird über die Steuerdruckleitung 60a der Steuerschieber 86 nach in der 3 unten in die erste Steuerstellung beaufschlagt. In der ersten Steuerstellung ist über die Steuernut 89 die Ausgleichsleitung 28 mit der zweiten Verbindungsleitung 51b und somit der niederdruckseitigen zweiten Druckmittelverbindung 6b verbunden.
Sofern die Druckmittelverbindung 6b die Hochdruckseite des geschlossenen Kreislaufs bildet, wird über die Steuerdruckleitung 60b der Steuerschieber 71 nach in der 3 oben in die zweite Steuerstellung beaufschlagt. In der zweiten Steuerstellung ist über die Steuernut 88 die die Ausgleichsleitung 28 mit der ersten Verbindungsleitung 51a und somit der niederdruckseitigen ersten Druckmittelverbindung 6a verbunden.
Das erste Wechselventil 80 verbindet somit in der ersten Steuerstellung die zweite Verbindungsleitung 51b mit der Ausgleichsleitung 28 und in der zweiten Steuerstellung die erste Verbindungsleitung 51a mit der Ausgleichsleitung 28.
Das zweite Wechselventil 81 ist als Rückschlagventil mit einem Ventilelement 91 ausgebildet. Das Rückschlagventil ist an gegenüberliegenden Eingängen an Leitungen angeschlossen, die jeweils die Funktion der Steuerdruckleitung 60a, 60b sowie der Verbindungsleitung 51a, 51b aufweisen. Ausgangsseitig ist das Rückschlagventil an die Speicherleitung 52 angeschlossen.
Sofern die Druckmittelverbindung 6a die Hochdruckseite des geschlossenen Kreislaufs bildet, wird über die Steuerdruckleitung 60a das Ventilelement 91 der Rückschlagventils nach in der 3 unten in die erste Steuerstellung beaufschlagt, in der die Speicherleitung 52 mit der ersten Verbindungsleitung 51a verbunden ist.
Sofern die Druckmittelverbindung 6b die Hochdruckseite des geschlossenen Kreislaufs bildet, wird über die Steuerdruckleitung 60b das Ventilelement 91 der Rückschlagventils in die in der 3 dargestellte Stellung nach oben beaufschlagt, so dass die Speicherleitung 52 mit der zweiten Verbindungsleitung 51b verbunden ist.
Das zweite Wechselventil 81 verbindet somit in der ersten Steuerstellung die erste Verbindungsleitung 51a mit der Speicherleitung 52 und in der zweiten Steuerstellung die zweite Verbindungsleitung 51a mit der Speicherleitung 52.
Bei den 1 und 3 ist ein Schaltventil 40 mit einer Sperrstellung 40a und einer Durchflussstellung 40b in der Speicherleitung 52 angeordnet.
Das Schaltventil 40 ist elektrisch betätigbar und steht hierzu mit einer elektrischen Betätigungseinrichtung 41 in Verbindung. Die elektrische Betätigungseinrichtung 41 steht zur Ansteuerung mit der elektronischen Steuereinrichtung 15 in Verbindung. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Schaltventil 40 mittels einer Feder 42 in die Sperrstellung 40a beaufschlagt und kann durch Ansteuerung der elektrischen Betätigungseinrichtung 41 in die Durchflussstellung 40b betätigt werden. Es versteht sich, dass alternativ die Feder 42 das Schaltventil 40 in die Durchflussstellung 40b beaufschlagen kann und die elektrische Betätigungseinrichtung 41 das Schaltventil 40 bei einer Ansteuerung in die Sperrstellung 40a betätigt. Das Schaltventil 40 ermöglicht, dass die Funktion des Hydrospeichers 100 und somit die Hybridfunktion in der Sperrstellung 40a gesteuert deaktiviert und in der Durchflussstellung 40b aktiviert werden kann.
Die aufgelöste Bauweise der Ventilfunktion der Ventileinrichtung 50 kann alternativ zu den 1 bis 3 von vier Einzelventilen gebildet sein, von denen ein erstes Einzelventil die Verbindung der ersten Verbindungsleitung 51a mit der Speicherleitung 52 steuert, ein zweites Einzelventil die Verbindung der ersten Verbindungsleitung 51a mit der Ausgleichsleitung 28 steuert, ein drittes Einzelventil die Verbindung der zweiten Verbindungsleitung 51b mit der Speicherleitung 52 steuert und ein viertes Einzelventilen die Verbindung der zweiten Verbindungsleitung 51b mit der Ausgleichsleitung 28 steuert. Die Einzelventile können hierbei jeweils als Schaltventile mit einer Sperrstellung und einer Durchflussstellung ausgebildet sein, die jeweils als hydraulisch oder elektrisch betätigter sind.
Die Ventileinrichtung 50 der 4, 5 ist als Vieranschluss-Dreistellungs-Steuerventil 55 ausgebildet, das die erste Steuerstellung 50a und die zweite Steuerstellung 50b aufweist und mit der Sperrstellung 50c als Mittelstellung versehen ist.
Die 5 zeigt eine konstruktive Ausführungsform der Ventileinrichtung 50 der 4. Die Ventileinrichtung 50 ist als Längsschieberventil ausgebildet, das einen in einer Gehäusebohrung 70 angeordneten Steuerschieber 71 umfasst. Der Steuerschieber 71 ist mit Kolbenflanschen 72, 73, zwei außenseitigen Steuernuten 74, 75 sowie einer dritten zwischen den Kolbenflanschen 72, 73 angeordneten Steuernut 76 versehen. In der dargestellten Stellung befindet sich die Ventileinrichtung 50 in der Sperrstellung, in der die Kolbenflansche 72, 73 die Druckmittelverbindungen zu der Speicherleitung 52 und der Ausgleichsleitung 28 absperren. Der Steuerschieber 71 ist mittels zwei Federn 77a, 77b in die als Mittelstellung ausgebildete Sperrstellung beaufschlagt. Die Federn 77a, 77b sind jeweils in Steuerdruckräumen angeordnet, die mit der Steuerdruckleitung 60a bzw. 60b verbunden sind. An den Stirnseiten des Steuerschiebers 71 sind die Steuerflächen 61a, 61b ausgebildet.
Sofern die Druckmittelverbindung 6a die Hochdruckseite des geschlossenen Kreislaufs bildet, wird über die Steuerdruckleitung 60a der Steuerschieber 71 nach in der 5 unten in die erste Steuerstellung beaufschlagt. In der ersten Steuerstellung ist über die Steuernut 76 die erste Verbindungsleitung 51a und somit die hochdruckseitige erste Druckmittelverbindung 6a mit der Speicherleitung 52 und somit mit dem Hydrospeicher 100 verbunden. Weiterhin ist in der ersten Steuerstellung 50a über die Steuernut 75 die zweite Verbindungsleitung 51b und somit die niederdruckseitige zweite Druckmittelverbindung 6b mit der Ausgleichsleitung 28 verbunden.
Sofern die Druckmittelverbindung 6b die Hochdruckseite des geschlossenen Kreislaufs bildet, wird über die Steuerdruckleitung 60b der Steuerschieber 71 nach in der 5 oben in die zweite Steuerstellung beaufschlagt. In der zweiten Steuerstellung ist über die Steuernut 74 die zweite Verbindungsleitung 51b und somit die hochdruckseitige zweite Druckmittelverbindung 6b mit der Speicherleitung 52 und somit mit dem Hydrospeicher 100 verbunden. Weiterhin ist in der zweiten Steuerstellung 50b über die Steuernut 76 die erste Verbindungsleitung 51a und somit die niederdruckseitige erste Druckmittelverbindung 6a mit der Ausgleichsleitung 28 verbunden.
Die Ventileinrichtung 50 der 1 bis 5 kann hierbei als Schaltventil oder als Proportionalventil ausgeführt sein.
Die Ventileinrichtung 50 der 1 bis 5 stellt somit sicher, dass der Hydrospeicher 100 jeweils mit der hochdruckseitigen Druckmittelverbindung 6a bzw. 6b des geschlossenen Kreislaufs verbunden ist. Weiterhin stellt die Ventileinrichtung 50 der 1 bis 5 sicher, dass die jeweils andere niederdruckseitige Druckmittelverbindung 6a bzw. 6b des geschlossenen Kreislaufs mit der Ausgleichsleitung 28 verbunden ist.
Sofern in dem hydrostatischen Antrieb 1 die Möglichkeit besteht, überschüssige Energie aus dem geschlossenen Kreislauf in dem Hydrospeicher 100 aufzunehmen, wird der Hydrospeicher 100 mit einer Druckmittelmenge aus der hochdruckseitigen Druckmittelverbindung 6a. bzw. 6b aufgeladen. Im Ladebetrieb des Hydrospeichers 100 stellt die als Verstellpumpe 21a ausgebildete druckgeregelte Speisepumpe 21 sicher, dass in der niederdruckseitigen Druckmittelverbindung 6b bzw. 6a die der Druckmittelmenge, die von der hochdruckseitigen Druckmittelverbindung 6a bzw. 6b dem Hydrospeicher 100 zugeführt wird, äquivalente Druckmittelmenge ergänzt wird. Die Steuerdruckmeldeleitung 26 ist hierbei über die Ventileinrichtung 50 an die niederdruckseitigen Druckmittelverbindung 6b bzw. 6a angeschlossen, so dass die Speisepumpe 21 in Abhängigkeit von dem in der niederdruckseitigen Druckmittelverbindung 6b bzw. 6a herrschenden Druck im Fördervolumen geregelt ist. Die als Verstellpumpe 21a ausgebildete Speisepumpe 21 fördert somit bedarfsgerecht eine Druckmittelmenge in die niederdruckseitige Druckmittelverbindung 6b bzw. 6a nach, um die Mengen- und Volumenbilanz in dem geschlossenen Kreislauf sicherzustellen. Hierdurch kann auf einfache Weise überschüssige Energie aus dem geschlossenen Kreislauf durch einen Ladebetrieb des Hydrospeichers 100 aufgenommen und zwischengespeichert werden, wobei die äquivalente Druckmittelmenge auf der niederdruckseitigen Druckmittelverbindung 6b bzw. 6a des geschlossenen Kreislaufs bedarfsgerecht durch die von dem Druck in der niederdruckseitigen Druckmittelverbindung 6b bzw. 6a des geschlossenen Kreislaufs druckgeregelte Speisepumpe 21 nachgefördert wird.
Durch den von der als Verstellpumpe 21a ausgebildeten Speisepumpe 21 erzielten bedarfsgerechte Mengen- bzw. Volumenausgleich im Ladebetrieb des Hydrospeichers 30 wird weiterhin erzielt, das die Speisepumpe 21 in den übrigen Betriebszuständen, in denen kein Ladebetrieb des Hydrospeichers 100 stattfindet, keinen überflüssigen Förderstrom mit entsprechenden Verlusten fördert.
Der Anschlag 35 für das minimale Fördervolumen der Speisepumpe 21 ermöglicht es, dass die Speisepumpe 21 immer einen minimalen Förderstrom liefert, um die weiteren Verbraucher des Speisekreises 25 mit ausreichend Druckmittel zu versorgen.
Die in dem Hydrospeicher 100 gespeicherte Druckmittelmenge kann anschließend wieder in die hochdruckseitige Druckmittelverbindung 6a bzw. 6b des geschlossenen Kreislaufs zugeführt werden. Über die Ventileinrichtung 50 ist die niederdruckseitige Druckmittelverbindung 6b bzw. 6a an die Ausspeiseleitung 18 angeschlossen, so dass über das Ausspeiseventil 19 im Entladebetrieb des Hydrospeichers 30 die der Druckmittelmenge, die von dem Hydrospeicher 100 in die hochdruckseitige Druckmittelverbindung 6a bzw. 6b zugeführt wird, äquivalente Druckmittelmenge aus der niederdruckseitigen Druckmittelverbindung 6b bzw. 6a zum Behälter 17 abgeführt und ausgespeist wird, um die Mengen- und Volumenbilanz in dem geschlossenen Kreislauf sicherzustellen.
Das Laden des Hydrospeichers 100 mit Druckmittel aus der hochdruckseitigen Druckmittelverbindung 6a bzw. 6b kann primärseitig mit Energie aus dem Antriebsmotor 2 erfolgen. Die in die hochdruckseitige Druckmittelverbindung 6a bzw. 6b fördernde und von dem Antriebsmotor 2 angetriebene Pumpe 3 fördert somit über die Speicherleitung 52 Druckmittel in den Hydrospeicher 100.
Alternativ oder zusätzlich kann der Hydrospeicher 100 im Bremsbetrieb des Verbrauchers 5 mit Druckmittel aus der hochdruckseitigen Druckmittelverbindung 6a bzw. 6b aufgeladen werden, wodurch eine Energierückgewinnung ermöglicht wird.
Bei aufgeladenem Hydrospeicher 100 kann die in dem Hydrospeicher gespeicherte Energie zum Antrieb des Motors 4 verwendet werden, wobei über die Speicherleitung 52 der hochdruckseitigen Druckmittelverbindung 6a Druckmittel aus dem Hydrospeichers 100 zugeführt wird.
Das Laden bzw. Entladen des Hydrospeichers 100 lässt sich mittels der elektronischen Steuereinrichtung 15 und einer entsprechenden Einstellung der Verdrängervolumenstelleinrichtung 3a der Pumpe 3 sowie gegebenenfalls der Verdrängervolumenstelleinrichtung 4a des Motors 4 beeinflussen. In der elektronischen Steuereinrichtung 15 sind hierzu entsprechende Betriebsstrategien zum Laden bzw. Entladen des Hydrospeichers 100 in Abhängigkeit von Betriebszuständen des Antriebs hinterlegt. Hierzu können von der elektronischen Steuereinrichtung 15 die Signale der Signalgeber 14a, 14b und des Drucksensors 13 ausgewertet werden und entsprechend des Betriebszustandes des Antriebs 1 die Verdrängervolumenstelleinrichtung 3a der Pumpe 3 sowie gegebenenfalls die Verdrängervolumenstelleinrichtung 4a des Motors 4 optimal eingestellt werden.
Bei der Erfindung sind in der elektronischen Steuereinrichtung 15, die die Verdrängervolumenstelleinrichtung 3a der als Verstellpumpe ausgebildeten Pumpe 3 und im Falle eines als Verstellmotor ausgebildeten Motors 4 die Verdrängervolumenstelleinrichtung 4a des Verstellmotors ansteuert, Betriebsstrategien hinterlegt, um den Hydrospeicher 100 in Abhängigkeit von Betriebszuständen des Antriebs 1 mit Energie des Antriebsmotors 2 und/oder im Bremsbetrieb des Verbrauchers 5 durch Bremsenergie des Verbrauchers 5 mit Druckmittel aufzuladen. Das Laden des Hydrospeichers 100 mit der Bremsenergie in einer Bremsphase des Verbrauchers 5 ermöglicht somit eine Energiegewinnung im Bremsbetrieb des Verbrauchers 5.
In der elektronischen Steuereinrichtung 15 sind weiterhin Betriebsstrategien hinterlegt, um das Druckmittel aus dem aufgeladenen Hydrospeicher 100 in Abhängigkeit von Betriebszuständen des Antriebs 1 zum Antrieb des hydrostatischen Motors 4 und/oder zum Antrieb der hydrostatischen Pumpe 3 zu verwenden.
Die elektronische Steuereinrichtung 15 steuert beim Laden und Entladen des Hydrospeichers 100 die Verdrängervolumenstelleinrichtungen 3a bzw. 4a und die Drehzahl des Antriebsmotors 2 in Abhängigkeit der Eingangsgrößen der Signalgeber 14a, 14b sowie des Drucksensors 13 an. Bei der Ausführung der Ventileinrichtung 50 als elektrisch betätigbare Ventileinrichtung 50 steuert die elektronische Steuereinrichtung 15 ebenfalls in Abhängigkeit der Eingangsgrößen der Signalgeber 14a, 14b die Ventileinrichtung 50 an.
Durch den Antrieb des Motors 4 kann die in dem Hydrospeicher 100 gespeicherte Energie zum Antrieb des Motors 4 verwendet werden. Der Hydrospeicher 100 ermöglicht somit einen Boosterantrieb des laufenden Antriebsmotors 2. Alternativ oder zusätzlich kann die in dem Hydrospeicher 100 gespeicherte Energie zum Antrieb der Pumpe 3 verwendet werden. Der Hydrospeicher 100 ermöglicht somit in Verbindung mit der Pumpe 3 die Funktion eines hydraulischen Starters des abgestellten Antriebsmotors 2 im Rahmen einer Start-Stopp-Funktion des Antriebsmotors 2. Für die Funktion der Pumpe 3 als hydraulischer Starter, die von dem Druckmittel aus dem Hydrospeicher 100 angetrieben wird, wird der als Verstellmotor ausgebildete Motor 4 auf das Verdrängervolumen Null verstellt.
Die erfindungsgemäße von dem Hydrospeicher 100 gebildete Hybridfunktion kann somit zur Unterstützung des laufenden Antriebsmotors 2 und/oder als hydraulischer Starter im Rahmen einer Start-Stopp-Funktion des Antriebsmotors 2 verwendet werden, wobei sich aufgrund der robusten Bauweise und Funktion der Pumpe 3 eine kostengünstige Start-Stopp-Funktion des Antriebsmotors erzielen lässt. Bei der Ausführung des Antriebsmotors 2 als Verbrennungsmotor kann mit der von dem Hydrospeicher 100 gebildeten Hybridfunktion eine Verringerung des Kraftstoffverbrauchs wie eine Verringerung der Emissionen beim Betrieb des Antriebs 1 erzielt werden.
Die als Verstellpumpe 21a ausgebildete Speisepumpe 21, die von dem in der niederdruckseitigen Druckmittelverbindung 6b bzw. 6a anstehenden Druck in der Fördermenge geregelt ist, und die Ausspeiseinrichtung 16 stellt beim Laden bzw. Entladen des Hydrospeichers 100 den Mengen- bzw. Volumenbilanz in der niederdruckseitigen Druckmittelverbindung 6a bzw. 6b des geschlossenen Kreislaufs her.
Die erfindungsmäße Hybridfunktion weist einen geringen Bauraumbedarf, eine robuste Bauweise und Funktion auf und ist kostengünstig, da mit der als druckgeregelten Verstellpumpe 21a ausgebildeten Speisepumpe 21 in Verbindung mit dem Hydrospeicher 100 mit geringem Bauaufwand ein hydrostatischer Antrieb 1 im geschlossenen Kreislauf mit einer Hybridfunktion versehen werden kann, die es ermöglicht, Energie aus dem geschlossenen Kreislauf abzuführen bzw. zuzuführen. Mit der im Fördervolumen druckgeregelten Speisepumpe 21 kann auf einfache Weise und mit geringem Bauaufwand der Mengen- bzw. Volumenausgleich an der niederdruckseitigen Druckmittelverbindung 6a bzw. 6b des geschlossenen Kreislaufs erfolgen und erzielt werden.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Als Verbraucher 5 kann alternativ zu einem Fahrbetrieb ein Drehwerk eines Fahrzeugs, beispielsweise einer als Bagger ausgebildeten Arbeitsmaschine, vorgesehen werden.
Die Pumpe 3 und der Motor 4 des hydrostatischen Antriebs 1 können als Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise oder Schrägachsenbauweise ausgebildet sein. Alternativ kann die Pumpe 3 und/oder der Motor 4 als Radialkolbenmaschine oder als Zahnradmaschine ausgebildet sein.
Der Antriebsmotor 2 kann alternativ zu einem Verbrennungsmotor als Elektromotor oder als Turbine ausgebildet werden.
Die erfindungsgemäße als Verstellpumpe 21 ausgebildete Speisepumpe 21 kann als hydrostatische Verdrängermaschine in Form einer Radialkolbenpumpe, Flügelzellenpumpe oder Axialkolbenpumpe in Schrägscheibenbauart oder Schrägachsenbauart ausgeführt sein.
Die Ventileinrichtung 50 kann alternativ elektrisch betätigbar sein und von der elektronischen Steuereinrichtung 15 angesteuert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009011247 A1 [0006, 0006]
DE 102007012121 A1 [0007, 0008]

Claims

Hydrostatischer Antrieb (1) mit einer von einem Antriebsmotor (2) angetriebenen hydrostatischen Pumpe (3), die im geschlossenen Kreislauf mit einem hydrostatischen Motor (4) verbunden ist, wobei der hydrostatische Motor (4) mit einem Verbraucher (5) in trieblicher Verbindung steht, wobei der geschlossene Kreislauf von einer ersten Druckmittelverbindung (6a) und einer zweiten Druckmittelverbindung (6b) gebildet ist, wobei ein Hydrospeicher (100) vorgesehen ist, der zum Speichern von Energie und zur Abgabe von Energie mit zumindest einer der beiden Druckmittelverbindungen (6a; 6b) verbindbar ist und die andere der beiden Druckmittelverbindungen (6b; 6a) mit einer Einspeiseinrichtung (20) des geschlossenen Kreislaufs in Verbindung steht, die eine Speisepumpe (21) umfasst, sowie mit einer Ausspeiseinrichtung (16) des geschlossenen Kreislaufs in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Speisepumpe (21) als im Fördervolumen verstellbare Verstellpumpe (21a) ausgebildet ist, deren Fördervolumen in Abhängigkeit von dem Druck in der anderen der beiden Druckmittelverbindungen (6b; 6a) geregelt ist.
Hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellpumpe (21a) hydraulisch im Fördervolumen geregelt ist, wobei eine zu einer Verstelleinrichtung (21c) der Verstellpumpe (21a) geführte Steuerdruckmeldeleitung (26) vorgesehen ist, die von der anderen der beiden Druckmitttelverbindungen (6b; 6a) zu der Verstelleinrichtung (21c) geführt ist.
Hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausspeiseeinrichtung (16) eine Ausspeiseleitung (18) umfasst, die über ein Ausspeiseventil (19) mit einem Behälter (17) verbunden ist, wobei die Ausspeiseleitung (19) und die Steuerdruckmeldeleitung (26) an eine Ausgleichsleitung (28) angeschlossen sind.
Hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung (21c) der Verstellpumpe (21a) eine Stellkolbeneinrichtung (100) aufweist, die mit einem Verdrängervolumenstelleinrichtung (21b) der Verstellpumpe (21a) in Wirkverbindung steht, wobei die Stellkolbeneinrichtung (100) mittels einer Federeinrichtung (33) in Richtung eines maximalen Fördervolumens beaufschlagt ist und mittels des in der Steuerdruckmeldeleitung (26) geführten Druckes in Richtung eines minimalen Fördervolumens beaufschlagt ist.
Hydrostatischer Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellpumpe (21a) mit einem Anschlag (35) für ein minimales Fördervolumen versehen ist, wobei der Anschlag (35) derart ausgelegt ist, dass die Verstellpumpe (21a) einen Minimalförderstrom zur Versorgung von der Speisepumpe (21) mit Druckmittel versorgten Verbraucher liefert.
Hydrostatischer Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydrospeicher (100) fest an die eine der beiden Druckmittelverbindungen (6a; 6b) des geschlossenen Kreislaufs und die Steuerdruckmeldeleitung (26) fest an die andere Druckmittelverbindung (6b; 6a) des geschlossenen Kreislaufs angeschlossen ist.
Hydrostatischer Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ventileinrichtung (50) vorgesehen ist, mit der in einer ersten Steuerstellung (50a) der Hydrospeicher (100) an die erste Druckmittelverbindung (6a) des geschlossenen Kreislaufs und gleichzeitig die Ausgleichsleitung (28) an die zweite Druckmittelverbindung (6b) des geschlossenen Kreislaufs angeschlossen ist sowie in einer zweiten Steuerstellung (50b) der Hydrospeicher (100) an die zweite Druckmittelverbindung (6b) des geschlossenen Kreislaufs und gleichzeitig die Ausgleichsleitung (28) an die erste Druckmittelverbindung (6a) des geschlossenen Kreislaufs angeschlossen ist.
Hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (50) mittels einer ersten Verbindungsleitung (51a) mit der ersten Druckmittelverbindung (6a) des geschlossenen Kreislaufs, mittels einer zweiten Verbindungsleitung (51b) mit der zweiten Druckmittelverbindung (6b) des geschlossenen Kreislaufs, mittels einer Speicherleitung (52) mit dem Hydrospeicher (100) und mit der Ausgleichsleitung (28) in Verbindung.
Hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (50) in der ersten Steuerstellung (50a) die erste Verbindungsleitung (51a) mit der Speicherleitung (52) und die zweite Verbindungsleitung (51b) mit der Ausgleichsleitung (28) verbindet und in der zweiten Steuerstellung (50b) die erste Verbindungsleitung (51a) mit der Ausgleichsleitung (28) und die zweite Verbindungsleitung (51b) mit der Speicherleitung (52) verbindet.
Hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (50) eine Sperrstellung (50c) aufweist, in der die Verbindung der Verbindungsleitungen (51a, 51b) mit der Speicherleitung (52) und/oder der Ausgleichsleitung (28) abgesperrt sind.
Hydrostatischer Antrieb nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (50) als Vieranschluss-Zweistellungs-Steuerventil ausgebildet ist, das die erste Steuerstellung (50a) und die zweite Steuerstellung (50b) aufweist.
Hydrostatischer Antrieb nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (50) als Vieranschluss-Dreistellungs-Steuerventil (55) ausgebildet, das die erste Steuerstellung (50a) und die zweite Steuerstellung (50b) aufweist und mit der Sperrstellung (50c) als Mittelstellung versehen ist.
Hydrostatischer Antrieb nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (50) von mehreren Einzelventilen (80; 81) gebildet ist.
Hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (50) ein erstes Wechselventil (80) aufweist, das eingangsseitig an die erste Verbindungsleitung (51a) und an die zweite Verbindungsleitung (51b) angeschlossen ist und ausgangsseitig an die Ausgleichsleitung (28) angeschlossen ist, und ein zweites Wechselventil (81) aufweist, das eingangsseitig an die erste Verbindungsleitung (51a) und an die zweite Verbindungsleitung (51b) angeschlossen ist und ausgangsseitig an die Speicherleitung (52) angeschlossen ist.
Hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Wechselventil (80) in der ersten Steuerstellung die zweite Verbindungsleitung (51b) mit der Ausgleichsleitung (28) und in der zweiten Steuerstellung die erste Verbindungsleitung (51a) mit der Ausgleichsleitung (28) und das zweite Wechselventil (81) in der ersten Steuerstellung die erste Verbindungsleitung (51a) mit der Speicherleitung (52) und in der zweiten Steuerstellung die zweite Verbindungsleitung (51b) mit der Speicherleitung (52) verbindet.
Hydrostatischer Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Schaltventil (40) mit einer Sperrstellung (40a) und einer Durchflussstellung (40b) vorgesehen ist, das dem Hydrospeicher (100) zugeordnet ist.
Hydrostatischer Antrieb nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (50) als Schaltventil oder Proportionalventil ausgebildet ist.
Hydrostatischer Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrostatischen Pumpe (3) als im Verdrängervolumen verstellbare Verstellpumpe und der hydrostatische Motor (4) als im Verdrängervolumen konstanter Konstantmotor bzw. als im Verdrängervolumen verstellbarer Verstellmotor ausgebildet ist.
Hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass zur Veränderung des Verdrängervolumens der Verstellpumpe (3) und/oder des Verstellmotors (4) eine elektronische Steuereinrichtung (15) vorgesehen ist, in der Betriebsstrategien hinterlegt sind, um den Hydrospeicher (100) in Abhängigkeit von Betriebszuständen des Antriebs (1) mit Energie des Antriebsmotors (2) und/oder im Bremsbetrieb des Verbrauchers (5) durch Bremsenergie des Verbrauchers (5) mit Druckmittel aufzuladen.
Hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass in der elektronischen Steuereinrichtung (15) Betriebsstrategien (5) hinterlegt sind, um das Druckmittel aus dem aufgeladenen Hydrospeicher (100) in Abhängigkeit von Betriebszuständen des Antriebs (1) zum Antrieb des hydrostatischen Motors (4) und/oder zum Antrieb der hydrostatischen Pumpe (3) zu verwenden.
Hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellmotor (4) auf das Verdrängervolumen Null verstellbar ist und der Verstellmotor (4) beim Antrieb der hydrostatischen Pumpe (3) durch das Druckmittel aus dem aufgeladenen Hydrospeicher (100) auf das Verdrängervolumen Null verstellt ist.
Hydrostatischer Antrieb nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinrichtung (15) mit einem den Speicherladedruck des Hydrospeichers (100) erfassenden Drucksensor (13) in Verbindung steht.
Hydrostatischer Antrieb nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (40) elektrisch betätigbar ist und zur Ansteuerung mit der elektronischen Steuereinrichtung (15) in Verbindung steht.
Hydrostatischer Antrieb nach einem der Ansprüche 7 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (50) elektrisch betätigbar ist und zur Ansteuerung mit der elektronischen Steuereinrichtung (15) in Verbindung steht.
Hydrostatischer Antrieb nach einem der Ansprüche 7 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (50) hydraulisch betätigbar ist und zur Ansteuerung mit den Druckmittelverbindungen (6a, 6b) des geschlossenen Kreislaufs verbunden ist.
Hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Steuerdruckleitung (60a) vorgesehen ist, die von der ersten Druckmittelverbindung (6a) des geschlossenen Kreislaufs an eine in Richtung der ersten Steuerstellung (50a) wirkenden Steuerfläche (61a) der Ventileinrichtung (50) geführt ist, und eine zweite Steuerdruckleitung (60b) vorgesehen ist, die von der zweiten Druckmittelverbindung (6b) des geschlossenen Kreislaufs an eine in Richtung der zweiten Steuerstellung (50b) wirkenden Steuerfläche (61b) der Ventileinrichtung (50) geführt ist.
Hydrostatischer Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbraucher (5) als Drehwerk eines Fahrzeugs ausgebildet ist.
Hydrostatischer Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbraucher (5) als Fahrantrieb eines Fahrzeugs ausgebildet ist.
Hydrostatischer Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dass der hydrostatische Antrieb (1) als stufenlos verstellbarer hydrostatischer Zweig eines Leistungsverzweigungsgetriebes ausgebildet ist.
Hydrostatischer Antriebsstrang mit einem hydrostatischen Antrieb nach einem der Ansprüche, wobei die Speisepumpe zur Versorgung eines Speisekreises des Antriebsstranges mit Druckmittel vorgesehen ist.
Fahrzeug mit einem hydrostatischen Antrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 29 oder einem hydrostatischen Antriebsstrang nach Anspruch 30.