DE102014214441A1

DE102014214441A1 - Verfahren und Anordnung zum Verzögern eines Hydrostatischen Antriebs

Info

Publication number: DE102014214441A1
Application number: DE102014214441.8A
Authority: DE
Inventors: Reinhardt Thoms; Martin Wüstefeld
Original assignee: Danfoss Power Solutions GmbH and Co OHG
Current assignee: Danfoss Power Solutions GmbH and Co OHG
Priority date: 2014-07-23
Filing date: 2014-07-23
Publication date: 2016-01-28
Anticipated expiration: 2034-07-24
Also published as: DE102014214441B4; CN105318000A; CN105318000B; US20160025215A1; US9976649B2

Abstract

Verfahren zum Verzögern eines durch einen Antriebsmotor 2 angetriebenen hydrostatischen Antriebs 1 mit einem geschlossenen Hydraulikflüssigkeitskreislauf 3, in dem eine mit dem Antriebsmotor 2 mechanisch gekoppelte Hydraulikpumpe 4 und ein Hydraulikmotor 5 angeordnet sind. Zwei Hydraulikleitungen 6, 7 verbinden die Hydraulikpumpe 4 und den Hydraulikmotor 5 und sind für den Hydraulikmotor 5, je nach Antriebsrichtung des hydrostatischen Antriebs 1, eine Hinleitung 6 oder eine Rückleitung 7. In zumindest einer der beiden Hydraulikleitungen 6, 7 ist ein in seinem Drosselquerschnitt einstellbares Drosselventil 16 angeordnet, welches, wenn die zugehörige Hydraulikleitung 7 eine Rückleitung 7 für Hydraulikflüssigkeit unter Hochdruck zur Hydraulikpumpe 4 bildet, in seinem Drosselquerschnitt dynamisch derart angepasst wird, dass die stromabwärts des Drosselventils 16 in der Rückleitung 7 einstellbare hydraulische Leistung während eines Schiebebetriebs jederzeit der Leistung entspricht, die unter Berücksichtigung der Leistungsaufnahme von Nebenverbrauchern 100 und Verlustleistungen maximal am Antriebsmotor 2 abstützbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Verzögern eines hydrostatischen Antriebs, welcher durch einen Antriebsmotor angetrieben wird. Dabei wird die Hydropumpe durch den Antriebsmotor, beispielsweise ein Verbrennungsmotor, insbesondere ein Dieselmotor, angetrieben und stellt dem Hydromotor hydraulische Leistung in Form eines unter Hochdruck stehenden Hydraulikflüssigkeitsstromes zur Verfügung. Der Hydraulikmotor wandelt die von der Hydraulikpumpe zur Verfügung gestellte hydraulische Leistung in mechanische Leistung zum Antrieb eines Verbrauchers um. Im Falle eines hydrostatischen Fahrantriebes treibt der Hydraulikmotor die Antriebsräder einer Arbeitsmaschine bzw. eines Fahrzeugs an. Im Schiebebetrieb, wenn die Fahrzeugräder den Hydraulikmotor antreiben, läuft der Leistungsfluss, bei gleichbleibender Dreh- und Förderrichtung des Hydraulikmotors und der Hydraulikpumpe, vom Hydraulikmotor zur Hydraulikpumpe, wobei die Durchflussrichtung durch die Hydraulikleitungen gleichbleibt und die Hochdruckleitung zur Niederdruckleitung wechselt und umgekehrt.
In solchen hydrostatischen Antrieben kommen bevorzugt geschlossene Hydraulikkreisläufe zur Anwendung, wobei die beiden hydrostatischen Triebwerke – die Hydraulikpumpe und der Hydraulikmotor – jeweils durch Hydraulikleitungen verbunden sind, die je nach Antriebsrichtung der Hydraulikpumpe eine Hinleitung oder eine Rückleitung für die Hydraulikflüssigkeit bilden. Weiter kann in Abhängigkeit der Betriebsart – Antriebsbetrieb oder Schiebebetrieb – jede Leitung eine Niederdruckleitung oder eine Hochdruckleitung sein. Somit kann jede der beiden die hydrostatischen Triebwerke verbindende Hydraulikleitung sowohl i) eine Hinleitung mit unter Hochdruck stehender Hydraulikflüssigkeit oder ii) eine Rückflussleitung mit unter Niederdruck stehender Hydraulikflüssigkeit, als auch iii) eine Hinleitung mit unter Niederdruck stehender Flüssigkeit oder iv) eine Rückleitung mit unter Hochdruck stehender Hydraulikflüssigkeit (Schiebebetrieb) sein.
Speziell im Schiebebetrieb, wenn der für den Antrieb vorgesehene Hydraulikmotor als Pumpe arbeitet und die Hydraulikpumpe die vom Hydraulikmotor geförderte Hydraulikflüssigkeit aufnehmen soll, wird zur Verzögerung des hydrostatischen Antriebs bevorzugt ein Brems-, Verzögerungs- bzw. Schleppmoment des Antriebsmotors genutzt. In einem solchen Schiebebetrieb, beispielsweise bei einer Bergabfahrt eines Fahrzeuges oder einer Arbeitsmaschine, treibt der Hydraulikmotor die Hydraulikpumpe an, welche wiederum den Antriebsmotor antreibt. Da sowohl die als Hydraulikmotor im Schiebebetrieb arbeitende Hydraulikpumpe, als auch der Antriebsmotor nur begrenzte Drehzahlen vertragen, ohne dass es zu Beschädigungen am jeweiligen Triebwerk kommt, ist eine Drehzahlbegrenzung vorzusehen.
Aus diesem Grund ist gemäß DE 199 30 997 B4 vorgeschlagen worden, in eine Rückleitung des Hydraulikflüssigkeitskreislaufes ein Drosselventil einzusetzen, das bei erhöhtem Druck in der vom Hydromotor zur Verstellpumpe strömenden Hydraulikflüssigkeit wirksam wird. Hat der Druck in der Rückleitung einen vorgegebenen Schwellendruck überstiegen, wird die Drossel wirksam und der Druck in der Rückleitung auf einen fest eingestellten, während des weiteren Schiebebetriebes der Arbeitsmaschine bzw. des hydrostatischen Antriebs unveränderlichen Stützdruck limitiert, der zur Hydraulikpumpe geleitet wird. Die überschüssige vom Hydraulikmotor in die Rückleitung eingebrachte hydraulische Leistung wird – wie fachüblich – gemäß DE 199 30 997 B4 in Wärme umgewandelt.
In DE 10 2004 030 045 B3 ist eine über ein Druckbegrenzungsventil gesteuerte Drossel zur Verhinderung eines Überdrehens des Antriebsmotors vorgesehen. Der zur Steuerung der Drossel verwendete Steuerdruck wird durch einen Vorsteuerstrom erzeugt, der aus der Rückführleitung entnommen wird. Der maximale Steuerdruck ist mittels eines Vorsteuer-Druckbegrenzungsventils fest und unveränderbar vorgegeben. Das Vorsteuer-Druckbegrenzungsventil öffnet bei Überschreiten des in einer Steuerleitung zulässigen Steuerdrucks, wobei die Steuerleitung mit der Rückführleitung fluidisch verbunden ist. Der Druck aus der Rückführleitung verbringt das Drosselventil durch Beaufschlagung eines Drosselventilschiebers gegen den nun niedrigen Steuerdruck in eine Stellung, in welcher der Durchflussquerschnitt verringert ist. Dadurch sinkt der Druck in der Rückführleitung und somit auch in der Steuerleitung. Ist der Druck in der Steuerleitung unterhalb des Schwellendrucks des Vorsteuer-Druckbegrenzungsventils angelangt, so schließt das Vorsteuer-Druckbegrenzungsventil wieder und der Druck in der Rückführleitung erhöht den Steuerdruck erneut, was wiederum den Durchflussquerschnitt durch Verschieben des Drosselventilschiebers vergrößert. Dadurch steigt der Druck in der Rückführleitung und in der Steuerleitung wieder an, bis das Vorsteuer-Druckbegrenzungsventil zum Verschieben des Drosselventilschiebers erneut öffnet und der Durchströmquerschnitt, d. h. der Drosselquerschnitt wieder verkleinert wird. Dieser Vorgang erfolgt periodisch, solange der Druck in der Rückführleitung stromaufwärts des Drosselventils höher ist als der durch das Vorsteuer-Druckbegrenzungsventil vorgegebene Maximaldruck, der stromabwärts des Drosselventils nicht überschritten werden soll. Der zum Betätigen des Vorsteuer-Druckbegrenzungsventils verwendete Vorsteuervolumenstrom unter Steuerdruck wird beim Öffnen des Vorsteuer-Druckbegrenzurigsventils zu einem Bereich mit niedrigerem Druck, bspw. zu einem Tank, abgeleitet und entzieht dem in DE 10 2004 030 045 B3 beschriebenen hydrostatischen Antrieb Hydraulikflüssigkeit. Bei umgekehrter, reversierter Strömungsrichtung und entsprechend hohem Vorsteuerdruck schließt der Drosselventilschieber ebenso und es wird ein parallel angeordnetes Rückschlagventil geöffnet, sodass der Hydraulikflüssigkeitsstrom nicht gedrosselt wird. Jedoch geht hierbei ebenfalls Hydraulikflüssigkeitsvolumen für den Arbeitskreislauf verloren, da das in der Steuerleitung angeordnete Vorsteuer-Druckbegrenzungsventil bei Überschreitung des vorgegebenen Vorsteuerdruckes ständig öffnet und so einen Vorsteuer-Hydraulikflüssigkeitsstrom dem Arbeitskreislauf entnimmt. Dieser Hydraulikflüssigkeitsstrom fehlt dem hydrostatischen Antrieb, womit der hydrostatische Antrieb gemäß DE 10 2004 030 045 B3 im reversierten Antriebsbetrieb nicht die volle, von der Hydraulikpumpe erzeugte hydraulische Leistung in mechanische Leistung, umsetzen kann.
In beiden bekannten Systemen wird die zur Verfügung stehende maximal zulässige Bremsleistung/Schleppleistung des Antriebsmotors nicht optimal ausgenutzt, da weitere mit der Antriebsmaschine verbundene Verbraucher mit ihren entsprechenden Verbraucherleistungen nicht berücksichtigt werden. Ebenfalls bleiben weitere Verlustleistungen, denen die Arbeitsmaschine unterworfen ist, wie Reibungsverluste, Abroll- und Luftwiderstände bei den bekannten Verzögerungsverfahren außer Acht. In den bekannten Verfahren und Systemen zur hydrostatischen Verzögerung eines hydrostatischen Antriebs wird der Druck in der Rückleitung stromabwärts des Drosselventils – im weiteren als Stützdruck bezeichnet – durch Vorsteuer-Druckbegrenzungsventile auf einen vorgegebenen maximalen Wert fest limitiert. Dieser maximale Stützdruck ist im bekannten Stand der Technik spezifisch für einen Antriebsmotor einer Arbeitsmaschine unveränderlich festgelegt. Der Stützdruck darf zum Schutz der Arbeitsmaschine und der Maschinenbediener, unter Berücksichtigung aller möglicher Betriebszustände, die eine Arbeitsmaschine annehmen kann, aus Sicherheitsgründen nur so hoch gewählt werden, dass an der Hydraulikpumpe maximal nur soviel hydraulische Leistung anliegt, wie der Antriebsmotor im Schleppbetrieb alleine maximal aufnehmen kann, wenn kein weiterer Verbraucher mit dem Antriebsmotor gekoppelt ist, damit in keinem Schiebebetriebszustand eine Überdrehung bzw. Beschädigung des Antriebsmotors bzw. der Arbeitsmaschine auftreten kann, insbesondere dann nicht, wenn keine (Neben-)Verbraucherleistung oder Verlustleistung die Drehzahl des Antriebsmotors drückt. Der voreingestellte Stützdruck muss demnach aus Sicherheitsgründen an die maximal zulässige Bremsleistung/Schleppleistung des Antriebsmotors angepasst werden, ohne die Berücksichtigung von weiteren Verbrauchern oder Nebenantrieben, die auch in einem Schiebebetrieb aktiv sein können. Üblicherweise treibt der Antriebsmotor jedoch weitere Verbraucher oder Nebenantriebe einer Arbeitsmaschine an, die auch im Schiebebetrieb Leistung aufnehmen. Diese Leistungsaufnahme, die in einem Schiebebetrieb zur Verzögerung des hydrostatischen Antriebs zusätzlich zur Verfügung steht, bleibt bei den bekannten Verzögerungssystemen nicht nur unberücksichtigt, sondern muss darüber hinaus, um die gewollte Verzögerung des hydrostatischen Antriebs zu erreichen, genauso in Wärmeleistung umgewandelt werden, wie überschüssige mechanisch nicht verzögerbare hydraulische Leistung. Gleichzeitig wird der Antriebsmotor, bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, im Verzögerungsbetrieb, bei (Neben-)Verbrauchsleistungen größer null, seine maximal zulässige Schleppdrehzahl nicht erreichen, da die (Neben-)Verbrauchsleistungen die Drehzahl des Antriebsmotors drücken. Daher nutzen die bekannten Verzögerungsverfahren die am Antriebsmotor abstützbare hydraulische Leistung nicht optimal aus, insbesondere dann nicht, wenn die (Neben-)Verbrauchsleistungen größer als null sind.
Im Falle der aus dem Stand der Technik bekannten Lösung gemäß DE 10 2004 030 045 B3 erkennt man zudem, dass dieses System Schwingungen erzeugt, da das Vorsteuer-Druckbegrenzungsventil, das zum Steuern des Drosselquerschnitts verwendet wird, während eines Schiebebetriebs wiederholt geöffnet oder geschlossen wird, sodass der Drosselventilschieber permanent seine relative Lage im Drosselventil verändert und den Durchflussquerschnitt oszillierend öffnet und schließt.
Des Weiteren wird im Stand der Technik DE 199 30 997 B4 vorgeschlagen, für den reversierten Betrieb, also bei umgekehrter Strömungsrichtung im hydraulischen Kreislauf, die Drossel/das Drosselventil mit einer Bypassleitung zu umgehen, damit das Drosselventil für den reversierten Betrieb keinen Strömungswiderstand bildet. Hierzu ist in der Bypassleitung ein Rückschlagventil vorgesehen, das nur dann öffnet, wenn die Hydraulikleitung eine Hinleitung zum Hydraulikmotor bildet. Eine solche Konstruktion, die bspw. in 1 von DE 199 30 997 B4 gezeigt ist, ist voluminös, aufwändig, beansprucht kostbaren Bauraum und verursacht hohe Kosten.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren anzugeben und eine Vorrichtung hierfür bereitzustellen, mit dem die gesamte zur Verfügung stehende Brems- bzw. Schleppleistung, welche am Antriebsmotor zur Verfügung steht, in einem Schiebebetrieb eines hydrostatischen Antriebs in jedem Schiebebetriebszustand einer Arbeitsmaschine optimal ausgenutzt wird, wobei Verbrauchsleistungen von weiteren angeschlossenen Verbrauchern als auch Verlustleistungen, denen eine Arbeitsmaschine unterworfen ist, beim Verzögern im Schiebebetrieb ebenfalls zur Verzögerung eines hydrostatischen Antriebs herangezogen werden. Dabei soll jedoch die bauartbedingte maximal zulässige Schleppdrehzahl bzw. Abstützdrehzahl des Antriebsmotors oder der Hydraulikpumpe nicht überschritten werden. Das erfindungsgemäße Verfahren soll weiter in seiner Anwendung und Ausführung einfach und betriebssicher sein. Darüber hinaus sollen die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bereitgestellten Vorrichtungen kostengünstig und robust sein sowie in allen Betriebszuständen eines Antriebs- oder Schiebebetriebs maximale Sicherheit bieten. Dabei soll die Vorrichtung mit möglichst wenigen Teilen und geringstmöglichem Bauraum auskommen und eine feinfühlige und schnelle Reaktion auf sich ändernde Betriebsparameter gewährleisten. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sollen ferner die von der Hydraulikpumpe erzeugte hydraulische Leistung im Antriebsbetrieb, insbesondere auch bei Umkehr der Durchströmrichtung des hydrostatischen Antriebs, vollständig an den Hydraulikmotor weiterleiten können.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren nach Anspruch 1 gelöst, wobei mit dem nebengeordneten Anspruch eine Anordnung angegeben wird, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren ausführbar ist. Die von den nebengeordneten Ansprüchen abhängigen Unteransprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen gerichtet.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verzögern eines durch einen Antriebsmotor einer Arbeitsmaschine angetriebenen hydrostatischen Antriebs mit einem geschlossenen Hydraulikflüssigkeitskreislauf hält die Drehzahl des Antriebsmotors während eines Schiebebetriebs auf seiner maximal zulässigen Schleppdrehzahl bzw. Abstützdrehzahl, wenn die hydraulische Leistung des Hydraulikmotors größer ist als die maximal Schleppleistung, die am Antriebsmotor abstützbar ist. Dabei ist die maximale Schleppdrehzahl meist bauartbedingt beispielsweise durch den Hersteller des Antriebsmotors vorgegeben. In einem erfindungsgemäß verzögerbaren hydrostatischen Antrieb sind eine mit dem Antriebsmotor mechanisch gekoppelte Hydraulikpumpe und ein Hydraulikmotor und zwei die beiden hydraulischen Triebwerke verbindende Hydraulikleitungen angeordnet, die je nach Antriebsrichtung, d. h. Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit im hydrostatischen Kreislauf Hin- oder Rückleitung für den Hydraulikmotor sein können.
Im weiteren Verlauf der Erfindungsbeschreibung werden die jeweils in der Hydraulikpumpe und im Hydraulikmotor angeordneten Triebwerke zur Umwandlung von hydraulischer Leistung in mechanische Leistung und umgekehrt, der Einfachheit halber als Hydraulikpumpe und Hydraulikmotor bezeichnet. In der Praxis umfassen diese Begriffe in der Regel jedoch weitere mit den jeweiligen Triebwerken mechanisch oder hydraulisch verbundene Vorrichtungen, Leitungen, Ventile, etc., die zusammen mit den jeweiligen Triebwerken Hydraulikpumpen- bzw. Hydraulikmotor-Baugruppen bilden und insbesondere oftmals in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.
In zumindest einer der beiden Hydraulikleitungen, die das Triebwerk der Hydraulikpumpe mit dem Triebwerk des Hydraulikmotors verbindet, ist erfindungsgemäß ein in seinem Drosselquerschnitt einstellbares Drosselventil angeordnet. Dabei kann das Drosselventil beispielsweise Teil einer Hydraulikpumpen- oder Hydraulikmotor-Baugruppe sein, oder ein Teil einer Hydraulikleitung, die solche Baugruppen verbindet, wobei die Hydraulikleitung in die Baugruppen zumindest teilweise integriert sein kann oder beispielsweise ein Anbauteil einer solchen Baugruppe ist. Bildet die Hydraulikleitung, in der das Drosselventil angeordnet ist, eine Hochdruck führende Rückleitung für Hydraulikflüssigkeit zur Hydraulikpumpe, ist erfindungsgemäß während eines solchen Schiebebetriebs das Drosselventil in seinem Drosselquerschnitt derart variabel und dynamisch einstellbar, dass die sich stromabwärts des Drosselventils in der Rückleitung einstellende hydraulische Leistung, der Leistung entspricht, die die Hydraulikpumpe, d. h. das Triebwerk der Hydraulikpumpe, als mechanische Leistung maximal an den Antriebsmotor abgeben kann, um den Antriebsmotor während des Schiebebetriebs auf einer maximal zulässigen Schleppdrehzahl zu halten, bei der er seine zulässige maximale Schlepp- bzw. Bremsleistung aufweist. Gleichzeitig schützt das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Anordnung, sowohl die Hydraulikpumpe als auch den Antriebsmotor vor Überdrehzahl.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum leistungs- und drehzahlangepassten Einstellen des Drosselquerschnitts findet jedoch nur dann Anwendung, wenn die vom Hydraulikmotor generierte Leistung im Schiebebetrieb größer ist als die Leistung, die über die Hydraulikpumpe am Antriebsmotor abstützbar ist. Ist die vom Hydraulikmotor generierte Leistung kleiner als die am Antriebsmotor abstützbare Leistung, so braucht diese Leistung nicht gedrosselt werden, da eine Gefahr des Überdrehens des Antriebsmotors nicht gegeben ist. In diesem Fall liefe eine Drosselung dem Gedanken konträr, eine Verzögerung zu erzielen, bei der das vorhandene Abstützdrehmoment am Antriebsmotor maximal ausgenutzt werden soll.
Die maximale Verzögerungsleistung, die zum Abbremsen des hydrostatischen Antriebs verwendet werden kann, ist insbesondere, jedoch nur zum Teil, durch das Abstützdrehmoment und die maximale Drehzahl des Antriebsmotors im Schiebebetrieb vorgegeben. Diese maximal am Antriebsmotor verzögerbare mechanische Leistung wird fachüblich als Schleppleistung, Motorbremsleistung oder auch als Bremsleistung bezeichnet und wird oftmals durch den Hersteller des Antriebsmotors so vorgegeben, dass der Antriebsmotor dauerfest wiederholten Schiebebetrieb gewährleisten kann. Die maximale hydrostatische Verzögerungsleistung der gesamten Arbeitsmaschine bzw. des gesamten Fahrzeugs, die in einem Schiebebetrieb zum Verzögern des hydrostatischen Antriebs verwendet bzw. ausgenutzt werden kann, setzt sich jedoch aus mehreren Komponenten zusammen. Eine Komponente bildet die bauartbedingte zulässige maximale Motorbremsleistung des Antriebsmotors, die üblicherweise bei der maximal zulässigen Schleppdrehzahl für den Antriebsmotor im Schiebebetrieb erreicht wird. Diese darf in einem Schiebebetrieb durch die von der Hydraulikpumpe an den Antriebsmotor abgegebene mechanische Leistung nicht überschritten werden, da es sonst zu einer Beschädigung des Antriebsmotors kommen kann. Dies gilt jedoch nicht, sofern die im hydrostatischen Antrieb verwendete Hydraulikpumpe bauartbedingt eine niedrigere maximale Grenzdrehzahl für den konkreten Schiebebetrieb aufweist und die Hydraulikpumpe ihre Grenzdrehzahl beispielweise früher erreicht als der Antriebsmotor die seinige. In diesem Fall richtet sich die Grenzdrehzahl nach dem Drehzahlvermögen der Hydraulikpumpe.
Eine andere Komponente der insgesamt zur Verfügung stehenden hydrostatischen Verzögerungsleistung an einer Arbeitsmaschine bilden die vom Antriebsmotor angetriebenen weiteren Verbraucher und (Neben-)Antriebe der Arbeitsmaschine. Dies können beispielsweise Nebenantriebsleistungen für Lüfter, Mischertrommeln, Arbeitsantriebe, wie Windenantriebe und/oder Hebevorrichtungen, etc. sein. Die maximale am Antriebsmotor zur Verfügung stehende Verzögerungsleistung bzw. die Gesamtbremsleistung ist daher in Regel größer als die allein vom Antriebsmotor beim Verzögern zur Verfügung gestellte zulässige maximale Motorbremsleistung. Meist werden im Schiebebetrieb der Arbeitsmaschine neben dem hydrostatischen Antrieb weitere Verbraucher und Nebenantriebe betrieben, deren Verbrauchsleistungen zum Verzögern des hydrostatischen Antriebs mitausgenutzt werden können. Allerdings sind diese (Neben-)Verbraucherleistungen nicht in jedem Schiebebetrieb gleich hoch und können zudem während des Schiebebetriebs schwanken. Daher werden sie bei herkömmlichen Verzögerungsverfahren nicht berücksichtigt, da sie im Einzelfall auch null sein können. Das erfindungsgemäße Verfahren nützt jedoch auch diese Verbraucherleistungen zum erfindungsgemäßen Verzögern eines hydrostatischen Antriebs. Dies erfolgt dadurch, dass die zur Hydraulikpumpe geleitete hydraulische Leistung so gesteuert wird, dass die mechanische Abstützung der Hydraulikpumpe am Antriebsmotor gerade so hoch ist, dass der Antriebsmotor im Schiebebetrieb auf seine maximal zulässige Schleppdrehzahl getrieben oder dort gehalten wird. Damit werden automatisch drehzahlverändernde Verbraucherleistungen der vom Antriebsmotor angetriebenen Verbraucher berücksichtigt und am Antriebsmotor kann immer, die dort maximal verfügbare Abstützleitung zum Verzögern des hydrostatischen Antriebs herangezogen werden.
Eine weitere Komponente der zu einem Verzögern im Schiebebetrieb heranziehbaren Leistungen bilden auch alle Verlustleistungen, die an einer Arbeitsmaschine auftreten können und eine drehzahldrückende Wirkung auf den Antriebsmotor haben. Dies sind beispielsweise sämtliche sowohl mechanische als auch hydraulische Reibungsverluste und/oder Strömungs-, Luft- und/oder Abrollwiderstände, etc.
Bei den bisher im Stand der Technik zur Anwendung kommenden Verfahren wurde allein die maximale Motorbremsleistung des Antriebsmotors als limitierender Faktor für die Auslegung der dort eingesetzten (Vorsteuer-)Druckbegrenzungsventile zur Steuerung der Drosselventile herangezogen. Die Leistungen der weiteren vom Antriebsmotor angetriebenen Verbraucher und Nebenantriebe mussten aus Sicherheitsgründen und zum Schutz der Arbeitsmaschine vernachlässig werden, da diese im Regelfall nicht permanent und/oder nicht mit einer konstanten Leistung betrieben werden. So ist beispielsweise die Drehzahl eines Kühlgebläses abhängig von der Öltemperatur und nicht von der benötigten Verzögerungsleistung der Arbeitsmaschine. Das erfindungsgemäße Verfahren berücksichtigt diese schwankenden Verbraucherleistungen, indem die hydraulische Leistung, die sich stromabwärts des Drosselventils in der Rückleitung einstellt, im Schiebebetrieb jederzeit auf den Leistungswert angepasst wird, den die Hydraulikpumpe als mechanische Leistung an den Antriebsmotor plus Nebenverbraucher und plus Verlustleistungen weitergeben kann, um den Antriebsmotor im Schiebebetrieb konstant auf der Drehzahl zu halten, die seiner zulässigen maximal zulässigen Motorbremsleistung entspricht. Wenn also beispielsweise die benötigte Kühlleistung für die Hydraulikflüssigkeit oder für die Kühlflüssigkeit des Antriebsmotors zunimmt, so kann diese Zunahme an Verbraucherleistung vom erfindungsgemäßen Verfahren zu Erhöhung der verzögerungsleistung für den hydrostatischen Antrieb berücksichtigt werden, indem die Verbraucherleistungsbedingte Drehzahlabnahme am Antriebs-motor durch eine Erhöhung der hydraulischen Leistung ausgeglichen wird, mit der sich die Hydraulikpumpe am Antriebsmotor abstützt.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird gewährleistet, dass in einem Schiebebetrieb alle Verbraucherleistungen und auch Reibungsverluste zusätzlich zur zulässigen maximalen Motorbremsleistung des Antriebsmotors zum Verzögern des hydrostatischen Antriebs der Arbeitsmaschine herangezogen werden, wobei das erfindungsgemäße Verfahren flexibel auf sich verändernde Verbraucher- und (Neben-)Antriebsleistungen sowie Verlustleistungen reagieren kann, indem die von der Hydraulikpumpe im Schiebebetrieb an den Antriebsmotor abgegebene mechanische Leistung derart flexibel angepasst wird, dass diejenige Drehzahl des Antriebsmotors konstant gehalten wird, bei der dieser seine zulässige maximale Motorbremsleistung aufweist, und diese Drehzahl auch nicht überschritten wird. Selbstredend braucht das erfindungsgemäße Verfahren nur dann regelnd auf ein Drosselventil einwirken, wenn die von einem Hydraulikmotor im Schiebebetrieb generierte Leistung größer ist als die Summe aller zur Verzögerung des hydrostatischen Antrieb zur Verfügung stehenden Brems- und Verbrauchsleistungen und etwaiger Verlustleistungen im hydrostatischen Antrieb, im Antriebsmotor und/oder in der Arbeitsmaschine.
Durch die Verwendung der maximalen Schleppdrehzahl des Antriebsmotors bzw. der maximal zulässigen Hydraulikpumpendrehzahl als Regelgröße, an der dieser seine zulässige maximale Motorbremsleistung zeigt, werden automatisch alle weiteren Neben-Verbrauchsleistungen berücksichtigt, die – nicht nur in einem Schiebebetrieb – die Drehzahl des Antriebsmotors drücken.
Beträgt die benötigte Antriebsleistung der zusätzlichen Verbraucher beispielsweise 20% der Schleppleistung des Antriebsmotors, so kann die am Antriebsmotor abstützbare hydraulische Leistung, mit der sich die Hydraulikpumpe am Antriebsmotor abstützt, um diesen Betrag der Verbraucherleistungen höher gewählt werden, als dies der limitierte Druck in der Rückführleitung gemäß den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zulässt. Bei diesen Verfahren ist der Druck durch Vorsteuer-Druckbegrenzungsventile aus Sicherheitsgründen unveränderlich fest eingestellt ist, wie dies oben bereits beschrieben wurde.
Dabei wird die nach dem Drosselventil in der Rückleitung sich ergebende hydraulische Leistung erfindungsgemäß so gesteuert, dass sie nicht von der hydraulischen Leistung abhängig ist, die vom Hydraulikmotor in die Rückleitung eingeleitet wird, sondern so gesteuert, dass die hydraulische Leistung der Hydraulikpumpe den Antriebsmotor auf seiner zulässigen Maximalverzögerungsdrehzahl hält. Zum Einstellen bzw. zum Steuern der hydraulischen Leistung stromabwärts in der Rückleitung nach dem Drosselventil verwendet das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt die Drehzahl des Antriebsmotors und weiter bevorzugt diejenige Drehzahl des Antriebsmotors, bei welcher der Antriebsmotor seine maximale zulässige Bremsleistung aufweist.
Steigt die Drehzahl des Antriebsmotors während des Schiebebetriebs, weil beispielsweise ein Nebenverbraucher keine Leistung mehr abnimmt, so wird erfindungsgemäß der Durchflussquerschnitt des Drosselventils und damit der Druck in der Rückleitung verringert, sodass die hydraulische Leistung, mit der sich die Hydraulikpumpe am Antriebsmotor abstützt, sinkt und der Antriebsmotor nicht überdreht wird. Sinkt die durch die Nebenverbraucher aufgenommene Leistung, muss die hydraulische Leistung, die in der Rückleitung nach dem Drosselventil der Hydraulikpumpe zugeführt wird, ebenfalls gesenkt werden, was wiederum heißt, dass der Durchflussquerschnitt durch das Drosselventil verringert werden muss, damit der Druck in der Rückleitung sinkt und die Drehzahl des Antriebsmotors nicht über die zulässigen Maximalverzögerungsdrehzahl steigt.
Im umgekehrten Falle, wenn die Antriebsdrehzahl des Antriebsmotors während eines Schiebebetriebs sinkt, weil beispielsweise ein Nebenverbraucher mehr Leistung aufnimmt, so heißt dies, dass die Drosselwirkung zu hoch gewählt ist und der Antriebsmotor eine höhere Bremsleistung aufnehmen kann. Dementsprechend wird der Drosselquerschnitt gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens vergrößert, wodurch der Druck in der Rückleitung und damit die hydraulische Leistung an der Hydraulikpumpe steigt und die Drehzahl des Antriebsmotors wieder angehoben werden kann. Gleichzeitig muss weniger vom Hydraulikmotor generierte und nicht am Antriebsmotor abstützbare Leistung – überschüssige hydraulische Leistung – in Wärme im geschlossenen Hydraulikflüssigkeitskreislauf umgewandelt werden.
Speziell in diesem Fall zeigt sich ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens, da bei Zunahme einer Leistungsaufnahme durch einen Nebenantrieb der Druck in der Rückleitung angehoben werden kann und nicht, wie im Stand der Technik, auf einem (limitierten) Druckniveau verharrt, welcher allein durch die zulässige maximale Bremsleistung des Antriebsmotors starr vorgegeben ist. Es kann daher über die Hydraulikpumpe mehr hydraulische Leistung an den Antriebsmotor abgegeben werden als das mit den Verzögerungsverfahren des Standes der Technik der Fall ist, die (Neben-)Verbraucherleistung nicht berücksichtigen und damit die durch den Antriebsmotor maximal erreichbare Verzögerung des hydrostatischen Antriebs auch nicht an die Leistungsschwankungen der (Neben-)Verbraucher- und/oder Verlustleistungen anpassen können.
Eine mit einem hydrostatischen Fahrantrieb ausgestattete Arbeitsmaschine hat auf einer Asphaltstraße einen niedrigeren Abrollwiderstand, als dieselbe Arbeitsmaschine beispielsweise auf einem Acker. Das erfindungsgemäße Verzögerungsverfahren kann durch die flexible Einstellbarkeit der hydraulischen Leistung, die im Schiebebetrieb am Antriebsmotor abgestützt werden kann, eine solche Schwankung einer Verlustleistung berücksichtigen und in eine Verzögerungsleistung für den hydrostatischen Antrieb umsetzen. Daher muss erfindungsgemäß bei dem Beispiel einer Arbeitsmaschine auf einem Acker weniger kinetische Energie in Wärme umgewandelt werden, als dies auf Asphalt der Fall ist. Bei den gemäß Stand der Technik bekannten Verfahren ist die dem Antriebsmotor zugeführte mechanische Leistung zum Abbremsen durch den Antriebsmotor in beiden Fälle gleich hoch und gleichzeitig die niedrigere mechanische Bremsleistung der beiden, da es sonst zu einem Überdrehen des Antriebsmotors kommen würde, wenn die Arbeitsmaschine auf einer asphaltierten Straße verzögert werden soll.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist zudem unabhängig von der Leistung, welche vom Hydraulikmotor in die Rückführleitung eingeleitet bzw. eingebracht wird. Insbesondere ist es unabhängig von der Drehzahl und dem eingestellten Fördervolumen des Hydraulikmotors. Das erfindungsgemäße Verfahren steuert durch Regeln des Durchflussquerschnittes des in der Rückflussleitung angeordneten Drosselventils lediglich die von der Rückführleitung an die Hydraulikpumpe weitergeleitete hydraulische Leistung und, selbst wenn die Betriebsparameter der Arbeitsmaschine verändert werden, steuert es die hydraulische Leistung in der Rückleitung stromabwärts des Drosselventils immer auf den Leistungswert, welcher gerade maximal von der Hydraulikpumpe an den Antriebsmotor unter Berücksichtigung der weiteren Verbraucher des hydrostatischen Antriebs abgegeben werden kann. Überschüssige vom Hydraulikmotor während eines Schiebebetriebs generierte Leistung kann jedoch beispielsweise, wie herkömmlich auch in Wärmeleistung umgesetzt werden, bspw. über Hochdruck-Druckbegrenzungsventile.
Bevorzugt verwendet das erfindungsgemäße Verfahren zum Regeln der zur Hydraulikpumpe geführten Leistung die Drehzahl des Antriebsmotors bzw. der Hydraulikpumpe, um den Durchflussquerschnitt durch das Drosselventil derart zu steuern, dass eine optimale Ausnutzung der Schleppleistung, die am Antriebsmotor zur Verfügung steht, erfolgen kann. Bevorzugt verwendet das erfindungsgemäße Verfahren als weitere Regelgröße zusätzlich beispielsweise das an der Hydraulikpumpe und/oder am Hydraulikmotor einstellbare Förder- bzw. Schluckvolumen, um die beteiligten Triebwerke betriebsabhängig bei möglichst optimalen Betriebsparametern zu halten.
In einer beispielhaften Ausführungsform verwendet das erfindungsgemäße Verfahren ein Drosselventil mit einem zweiseitig mit Hydraulikflüssigkeitsdruck beaufschlagbaren Drosselventilschieber, wobei der stromabwärts nach dem Drosselventil in der Rückleitung herrschende Druck, der sog. Stützdruck derart auf eine erste Stirnseite des Drosselventilschiebers geleitet wird, dass die sich daraus ergebende Hydraulikkraft eine den Durchflussquerschnitt verringernde Wirkung auf das Drosselventil hat. Erfindungsgemäß wird die andere, zweite Stirnseite des Drosselventilschiebers entweder mit demselben Druck oder mit dem stromaufwärts des Drosselventils in der Rückleitung herrschenden Druck oder einem anderen Hochdruck beaufschlagt. Dieser (Hoch-)Druck, der auf die zweite Stirnseite des Drosselventils wirkt, kann erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung, bevorzugt ein hydraulisches Ventil, gesteuert in seiner Höhe reduziert werden.
Im weiteren Verlauf der Erfindungsbeschreibung wird dieser Druck, der auf die zweite Stirnseite des Drosselventilschiebers geleitet wird, als Pilotdruck bezeichnet und die zu seiner gesteuerten Reduzierung eingesetzte Vorrichtung als Vorsteuerventil. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die konkrete Ausgestaltung des Vorsteuerventils nicht wesentlich, sondern nur die Tatsache, dass das Vorsteuerventil den Pilotdruck in Funktion der Drehzahl des Antriebsmotors oder Hydraulikpumpe einstellt, d. h. diesen reduziert, wenn die Drehzahl des Antriebsmotor zu hoch wird, bzw. den Pilotdruck anhebt, wenn die Drehzahl des Antriebsmotor niedriger ist als die maximal zulässige Schleppdrehzahl. Erfindungswesentlich ist, dass das zum Betätigen/zum Einstellen des Vorsteuerventils verwendete Signal abhängig von der Motordrehzahl des Antriebsmotors bzw. abhängig von der Drehzahl des Triebwerkes der Hydraulikpumpe ist. Dabei ist das Signal bevorzugt so ausgelegt, dass dessen Signalstärke mit zunehmender Drehzahl zunimmt. Weiter bevorzugt nimmt, ab Erreichen einer vorgebbaren maximalen Schlepp-Grenzdrehzahl, mit steigender Drehzahl auch die Minderung des Pilotdruckes zu, d. h. der Pilotdruck nimmt – absolut gesehen – mit steigender Antriebsmotordrehzahl ab. Dadurch nimmt auch die Hydraulikkraft auf der zweiten Stirnseite des Drosselventilschiebers ab, wenn die vorgegebene Grenzdrehzahl des Antriebsmotors oder Hydraulikpumpe für den Schleppbetrieb überschritten wurde. Diese Grenzdrehzahl, welche eine gesteuerte Reduzierung des Pilotdrucks auslöst, hängt dabei vom Typ, der Bauart, dem Model und/oder der Größe des Antriebsmotors bzw. der Hydraulikpumpe ab, welche in der Arbeitsmaschine zum Antrieb der Selbigen zum Einsatz kommen. Die Grenzdrehzahl für den Schleppbetrieb wird oftmals vom Hersteller des Antriebsmotors vorgegeben.
Erfindungsgemäß wird der Drosselventilschieber durch die verstellbaren Kräfte, die auf seiner ersten und auf seiner zweiten Stirnseite einwirken, in einstellbaren Kräftegleichgewichten gehalten, die die relative Position des Drosselventilschiebers im Drosselventil und somit den Drosselquerschnitt bestimmen. Dabei haben die Kräfte auf der ersten Stirnseite des Drosselventilschiebers eine das Drosselventil schließende, d. h. den Drosselquerschnitt verringernde Wirkung, und die auf der zweiten Stirnseite des Drosselventilschieber wirkenden Kräfte eine das Drosselventil öffnende, d. h. den Drosselquerschnitt vergrößernde Wirkung. Sind die Kräfte auf beiden Stirnseiten ausgeglichen, verharrt der Drosselventilschieber in einer Position, die einem einstellbaren Kräftegleichgewicht entspricht. Bevorzugt wirkt auf die zweite Stirnseite des Drosselventilschiebers zusätzlich eine Federkraft, die den Drosselventilschieber in die geöffnete Position des Drosselventils schiebt, wenn die hydraulischen Druckkräfte auf beiden Seiten des Drosselventilschiebers im Wesentlichen gleich groß sind, bzw. sich ihre Wirkungen auf den Drosselventilschieber aufheben.
Geht man von einer Betriebssituation des hydrostatischen Antriebs aus, bei der keine Reduzierung der hydraulischen Leistung in der Rückführleitung notwendig ist, etwa in einem Antriebsbetrieb, so muss das Drosselventil erfindungsgemäß in seiner maximal geöffneten Stellung sein, damit der Drosselquerschnitt nicht verringert ist. Daraus ergibt sich mit den Vorgaben, dass auf beiden Seiten des Drosselventils der Druck in der Rückführleitung gleich hoch sein soll und gleichzeitig keine Leistungsreduzierung stattfinden soll, dass der Pilotdruck mindestens dem Druck in der Rückführleitung entsprechen muss, damit ggf. die Drosselventilfeder den Drosselventilschieber in die Position im Drosselventil verbringt, in der der Drosselquerschnitt maximal offen ist (Hydraulikkraftausgeglichenheit auf beiden Stirnseiten des Drosselventilschiebers). Die beiden Hydraulikkräfte auf der ersten und der zweiten Stirnseite des Drosselventilschiebers halten erfindungsgemäß den Drosselventilschieber in einer Art Druckwaage, wenn die auf die beiden Stirnseiten geleiteten Drücke gleich hoch sind, da die für die Erzeugung von hydraulischen Druckkräften wirksamen Flächen auf den beiden Stirnseiten des Drosselventilschieber bevorzugt gleich groß sind.
Wird der Pilotdruck erfindungsgemäß gesteuert reduziert, wenn der Antriebsmotor oder die Hydraulikpumpe die zulässige Grenzzahl überschritten hat, so wird der Drosselventilschieber im Drosselventil so verschoben, dass sich der Durchflussquerschnitt verringert, weil die Summe der öffnenden Kräfte aus dem Pilotdruck und der Drosselventilfeder kleiner sind, als die schließende Druckkraft, die aus dem Stützdruck resultiert. Mit Verringerung des Durchflussquerschnitts sinkt jedoch der sich stromabwärts hinter der Drossel einstellende Stützdruck, was wiederum eine Abnahme der schließenden Druckkraft zur Folge hat. Somit stellt sich für jeden vorgegebenen Pilotdruck ein neues Kräftegleichgewicht am Drosselventilschieber ein, bei dem die Druckkraft aus dem reduzierten Pilotdruck zusammen mit der Federkraft der Drosselventilfeder der schließenden Druckkraft, bedingt durch den sich einstellenden Stützdruck, das Gleichgewicht hält. Dieser Stützdruck bildet zusammen mit dem Hydraulikflüssigkeitsvolumenstrom in der Rückführleitung die ggf. reduzierte hydraulische Leistung, mit der sich die Hydraulikpumpe am Antriebsmotor abstützen kann. Diese darf jedoch maximal nur so hoch sein, dass der Antriebsmotor oder die Hydraulikpumpe nicht überdreht wird, d. h. die maximal zulässige Schleppdrehzahl des Antriebsmotors oder die maximal zulässige Grenzdrehzahl der Hydraulikpumpe dürfen nicht überschritten werden. Somit kann über die Anpassung des Pilotdrucks im Schiebebetrieb die maximal zulässige Schleppdrehzahl des Antriebsmotors eingestellt und gehalten werden, so dass dieser seine maximal zulässige Drehzahl nicht überschreitet. Ist, wie erfindungsgemäß vorgesehen, die Minderung des Pilotdrucks von der Drehzahl des Antriebsmotors und/oder der Hydraulikpumpe abhängig und setzt diese Minderung ein, wenn die Antriebsmotordrehzahl eine bestimmte Grenzdrehzahl überschritten hat, so stellt sich die nach dem Drosselventil in der Rückleitung zur Hydraulikpumpe geleitete hydraulische Leistung selbststätig auf die Leistung ein, mit der sich die Hydraulikpumpe maximal am Antriebsmotor abstützen kann, ohne diesen zu überdrehen. Durch die erfindungsgemäße pilotdruckgesteuerte Druckwaage am Drosselventilschieber wird somit erreicht, dass durch Vorgabe der Höhe des Pilotdrucks eine selbsttätige Anpassung der hydraulischen Leistung erfolgt und der Antriebsmotor nicht überdreht wird. Erfindungsgemäß bestimmt die Pilotdruckminderung durch das Vorsteuerventil das Kräftegleichgewicht am Drosselventilschieber und somit die exakte Stellung des Drosselventilschiebers im Drosselventil, wodurch der Durchflussquerschnitt betriebs- und situationsbedingt eingestellt wird. Hierzu ist die Pilotdruckminderung durch das Vorsteuerventil abhängig von der Antriebsmotordrehzahl erfindungsgemäß steuerbar.
Hierbei sind alle fachüblichen Arten der Erzeugung eines drehzahlabhängigen Signals zur Ansteuerung des Vorsteuerventils vom Erfindungsgedanken umfasst. Dies kann beispielsweise die Höhe eines Drucks oder eines Druckgefälles sein, der, bzw. das, weiter beispielhaft von einer Speisepumpe erzeugt wird, die beispielsweise von der Fahrantriebs-Hydraulikpumpe oder dem Antriebsmotor angetrieben wird. Das von der Drehzahl des Antriebsmotors abhängige Signal kann im Rahmen der Erfindung ein elektrisches, pneumatisches, mechanisches, hydraulisches oder ein anderes drehzahlabhängiges Signal sein, dessen Signalstärke bevorzugt mit steigender Drehzahl des Antriebsmotors oder der Fahrantriebspumpe zunimmt. Fachüblich werden hierbei beispielsweise mechanisch, pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch bzw. elektro-magnetisch betätigbare Vorsteuerventile oder Pilotdruckminderventile eingesetzt, die beispielsweise gegen eine einstellbare Gegenkraft – im einfachsten Fall eine einstellbare Federkraft – über die Veränderung der Signalstärke die Höhe der Pilotdruckminderung einstellen und somit die hydraulische Leistung im Schiebebetrieb eines hydrostatischen Antriebs in der Rückführleitung stromabwärts des Drosselventils vorgeben. Eine Umkehr des Signalverlaufs, also eine Abnahme der Signalstärke mit der Drehzahl des Antriebsmotors ist jedoch vom Erfindungsgedanken ebenso umfasst, da dies eine fachübliche Maßnahme darstellt, um eine drehzahlabhängiges Signal zum Steuern eines Vorsteuer- oder Druckminderventils zu erhalten.
Ist beispielsweise die hydraulische Leistung, die zur Hydraulikpumpe geführt wird und die sich aus dem Stützdruck in der Rückleitung und dem Durchflussvolumenstrom durch die Rückleitung ergibt, stromabwärts der Drosselblende höher als die von der Hydraulikpumpe an den Antriebsmotor abgebbare mechanische Leistung, so muss der Drosselventilschieber in Richtung Verringerung des Durchflussquerschnitts verschoben werden, damit der Antriebsmotor nicht überdreht wird. Dies erfolgt erfindungsgemäß durch den vom Vorsteuerventil vorgegebenen Pilotdruck. Steigt die Drehzahl am Antriebsmotor an, so gibt das beispielsweise über einen Aktuator betätigbare Vorsteuerventil einen geringeren Pilotdruck vor, womit das Druckgleichgewicht am Drosselventilschieber gestört ist und der Drosselventilschieber so verschoben wird, dass sich der Durchflussquerschnitt verringert und der Stützdruck, der auf die Hydraulikpumpe wirkt, abgesenkt wird, bis das Kräftegleichgewicht auf beiden Seiten des Drosselventilschiebers wieder hergestellt ist.
Ändert sich die äußere Belastung auf den im Schiebebetrieb befindlichen hydrostatischen Antrieb, weil beispielsweise das Gefälle, auf der sich eine hydrostatisch angetriebene Arbeitsmaschine befindet, zunimmt, so steigt der Druck und die hydraulische Leistung in der Rückleitung stromaufwärts und zunächst auch der Stützdruck stromabwärts des Drosselventils. Die Erhöhung des Stützdrucks vergrößert die Hydraulikkraft auf die erste Stirnseite des Drosselventilschiebers, wodurch dieser, bei weiterhin konstantem Pilotdruck, so verschoben wird, dass sich der Durchflussquerschnitt des Drosselventils verringert, wodurch der Stützdruck stromabwärts der Drossel sinkt, bis wieder Druck/Kräftegleichgewicht auf beiden Stirnseiten des Drosselventilschiebers hergestellt ist. Bei diesem Betriebsbeispiel, bei dem die äußere Last auf den hydrostatischen Antrieb zunimmt, bleibt der Pilotdruck bevorzugt konstant, weil die Drehzahl des Antriebsmotors nicht steigen darf, da sie wegen des Schiebebetriebs bereits auf der maximal zulässigen Drehzahl eingestellt war. Der Drosselventilschieber wird in einem neuen Druckgleichgewicht gehalten, bei dem der Durchflussquerschnitt im Vergleich zur Ausgangssituation kleiner ist. Jedoch ist der in der Rückleitung stromabwärts des Drosselventils herrschende Stützdruck an die hydraulische Leistung angepasst, die von der Hydraulikpumpe an den Antriebsmotor abgegeben werden kann, ohne dass dieser seine maximale zulässige Verzögerungsdrehzahl überschreitet. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird, wie oben geschildert, der Stützdruck selbsttätig angepasst bzw. gehalten, indem der erhöhte Druck, beispielsweise aufgrund einer höheren generierten Leistung durch den Hydraulikmotor im Schiebebetrieb, den Drosselventilschieber so verschiebt, dass zwar der Durchflussquerschnitt durch das Drosselventil verringert, d. h. die Drosselblende verkleinert wird, jedoch der Stützdruck und damit die hydraulische Leistung stromabwärts nach dem Drosselventil beibehalten wird. Diese selbsttätige Regelung der hydraulische Leistung stromabwärts des Drosselventils stellt einen weiteren Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren dar.
Im umgekehrten Fall, wenn die Drehzahl des Antriebsmotors geringer wird als die maximal zulässige Schleppdrehzahl und mehr hydraulische Leistung am Antriebsmotor abgestützt werden kann, sind die öffnenden Kräfte auf der zweiten Stirnseite des Drosselventilschiebers zu niedrig eingestellt und können erhöht werden, bis der Antriebsmotor wieder seine maximal zulässige Schleppdrehzahl erreicht hat. In diesem Fall wird durch Verringerung der Pilotdruckminderung, wodurch der Pilotdruck und somit die Kraft auf die zweite Stirnseite des Drosselventilschieber steigt, der Drosselventilschieber in Richtung auf seine erste Seite verschoben und der Durchflussquerschnitt vergrößert. Dadurch steigen der Stützdruck und die hydraulische Leistung in der Rückleitung und auch die Hydraulikkraft auf die erste Stirnseite des Drosselventilschiebers. Dieser verschiebt sich, bis erneut Kräftegleichgewicht auf beiden Stirnseiten des Drosselventilschiebers vorliegt. Die Drehzahl des Antriebsmotors kann so bis zu seiner maximal zulässigen Schleppdrehzahl gesteigert werden, damit der hydrostatische Antrieb maximal hydrostatisch verzögert werden kann, ohne dass der Antriebsmotor oder die Hydraulikpumpe in einen Überdrehzahlbereich gerät.
Durch die genaue Positionierbarkeit des Drosselventilschiebers im Drosselventil während eines Schiebebetriebs, kann jederzeit das maximale am Antriebsmotor zur Verfügung stehende Abstützmoment zur Verzögerung des hydrostatischen Antriebs herangezogen und optimal ausgenutzt werden, d. h. die hydraulische Leistung in der Rückleitung stromabwärts des Drosselventils kann dynamisch an sich ändernde Betriebsparameter angepasst werden, d. h. die hydraulische Leistung in der Rückleitung stromabwärts des Drosselventils kann durch eine geeignete Steuerung der Höhe des Pilotdrucks dynamisch an sich ändernden Betriebsparameter angepasst werden.
Vorteilhaft ist dabei, dass durch die optimale Ausnutzung der zum Verzögern des hydrostatischen Antriebs zur Verfügung stehenden maximalen Gesamtschleppleistung der Arbeitsmaschine weniger überschüssige Leistung, die vom Hydraulikmotor im Schiebebetrieb generiert wird, in Wärme umgewandelt werden muss. Als überschüssig generierte Leistung wird die Leistung bezeichnet, welche mechanisch nicht am Antriebsmotor abgestützt werden kann. Dadurch wird nicht nur Kühlleistung eingespart, sondern die eingesetzte Hydraulikflüssigkeit zudem geschont, da diese weniger mit Wärme belastet wird. Das erfindungsgemäße Verfahren greift nur im Schiebebetrieb in die Steuerung eines hydrostatischen Antriebs ein und beeinflusst nicht die von der Hydraulikpumpe bei einem Antriebs- oder Beschleunigungsbetrieb erzeugte Leistung.
Das erfindungsgemäße Verfahren gewährleistet ferner, dass der Durchflussquerschnitt im Drosselventil für die Hydraulikleitung, in der das Drosselventil angeordnet ist, maximal bleibt, also keine Drosselung durch das Drosselventil erfolgt, wenn die Hydraulikleitung eine Niederdruck – führende Hydraulikleitung ist, also beispielsweise im reversierten Schiebebetrieb oder im nicht-reversierten Antriebsbetrieb. Dies ergibt sich daraus, dass der Niederdruck in einem geschlossenen System – von dem die Erfindung ausgeht – nicht unterschritten werden kann und erfindungsgemäß als Stützdruck schließend auf das Drosselventil wirkt. Gleichzeitig hat der das Drosselventil öffnende Pilotdruck zumindest das Niveau des Niederdrucks und somit zumindest das Niveau des Stützdrucks und kann so den Drosselventilschieber im Drosselventil, ggf. mit Hilfe einer Drosselventilfeder in seiner maximal geöffneten Stellung halten, in der der Durchflussquerschnitt maximal ist. Nur wenn die Hydraulikleitung, in der das Drosselventil angeordnet ist, eine Hochdruckleitung ist, ist der Stützdruck höher als der Niederdruck, bis auf dessen Niveau der Pilotdruck maximal gemindert werden kann.
Dieselbe Hydraulikleitung, in der das Drosselventil angeordnet ist, führt Hochdruck, wenn sich der hydrostatische Antrieb im nicht-reversierten Schiebebetrieb oder im reversierten Antriebsbetrieb befindet. Jedoch setzt erfindungsgemäß eine Pilotdruckminderung erst dann ein, wenn eine maximal zulässige (Schlepp-)Drehzahl überschritten wird, welche der Antriebsmotor im reversierten Antriebsbetrieb regelmäßig nicht erreicht. Solange der Antriebsmotor unterhalb der maximal zulässigen Grenzdrehzahl für den Schleppbetrieb bleibt, wird erfindungsgemäß der Pilotdruck nicht gemindert und die hydraulischen Drücke auf beiden Seiten des Drosselventilschiebers sind zumindest ausgeglichen, wobei ggf. eine Drosselventilfeder den Drosselventilschieber in der Position hält, in der der Durchflussquerschnitt durch das Drosselventil am größten ist, d. h. die aus dem Pilotdruck resultierende Hydraulikkraft ist gleich oder nur geringfügig größer als die Hydraulikkraft, die aus dem Stützdruck resultiert. Damit ist die Forderung erfüllt, dass eine Drosselung der Antriebsleistung im reversierten Antriebsbetrieb eines hydrostatischen Antriebs nicht gewollt ist und die volle hydraulische Leistung im reversierten Antriebsbetrieb am Hydraulikmotor ankommt. Auch Strömungskräfte können so den Drosselventilschieber aus seiner Lage in der maximal geöffneten Stellung des Drosselventils nicht auslenken und Hydraulikflüssigkeits-Vorsteuervolumenströme werden gänzlich vermieden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verzögern eines hydrostatischen Antriebs bedient sich ganz allgemein beispielsweise des Hydraulikdrucks, der stromabwärts eines in einer Hydraulikleitung angeordneten Drosselventils herrscht (Stützdruck auf die Hydraulikpumpe), um diesen Stützdruck auf eine erste Stirnseite eines den Durchflussquerschnitt des Drosselventils einstellenden Drosselventilschieber zu leiten, damit dieser – in Art einer selbsthemmenden Wirkung – drosselventilschließend wirkt. Gleichzeitig bedient sich das erfindungsgemäße Verfahren eines in seiner Höhe einstellbaren Pilotdrucks, der durch ein Vorsteuerventil steuerbar vorgegeben werden kann und der auf die gegenüberliegende zweite Stirnseite des Drosselventilschiebers derart wirkt, dass der Drosselventilschieber gegen die Kraft auf die erste Stirnseite in einer Art Druckwaage im Kräftegleichgewicht gehalten wird. Dabei wird das Vorsteuerventil entweder durch den Druck in der Rückführleitung stromaufwärts vor oder stromabwärts nach dem Drosselventil oder mit einem anderen Hochdruck gespeist. Damit die hydraulische Leistung in der Hydraulikleitung stromabwärts des Drosselventils während des gesamten Schiebebetriebs immer der maximalen Leistung entspricht, die die Hydraulikpumpe mechanisch am Antriebsmotor abstützen kann, kann der Pilotdruck in seiner Höhe betriebs- und situationsbedingt verstellt werden. Somit gibt der Pilotdruck das Kräftegleichgewicht flexibel vor, mit dem der Drosselventilschieber in seiner relativen Position in einem Drosselventilgehäuse gehalten wird, was wiederum den Durchflussquerschnitt und somit den Stützdruck stromabwärts nach der Drossel flexibel vorgibt. Das die Höhe des Pilotdrucks vorgebende Vorsteuerventil bestimmt somit die hydraulische Leistung, die zum Triebwerk der Hydraulikpumpe geführt wird, ohne einen Hydraulikflüssigkeitsvorsteuervolumenstrom zu generieren. Die so eingestellte hydraulische Leistung darf und soll jedoch im Schiebebetrieb nur so hoch sein, dass der von der Hydraulikpumpe (an-)getriebene Antriebsmotor nicht überdreht wird.
Ist die vom Hydraulikmotor im nicht reversierten Schiebebetrieb generierte und in die Rückleitung eingespeiste hydraulische Leistung kleiner als die von der Hydraulikpumpe am Antriebsmotor abstützbare Leistung, so wird der Pilotdruck erfindungsgemäß nicht gemindert, da die maximal zulässige Schleppdrehzahl des Antriebsmotors nicht erreicht wird. In diesem Fall entspricht der Pilotdruck zumindest dem Stützdruck und der Drosselventilschieber wird durch den Pilotdruck und eine Drosselventilfeder in der Stellung gehalten, in der der Durchflussquerschnitt im Drosselventil maximal ist. Dabei kann der in der Rückleitung herrschende Hydraulikdruck erfindungsgemäß sowohl eine öffnende als auch schließende Kraft auf den Drosselventilschieber des Drosselventils ausüben. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die beiden Stirnflächen des Drosselventilschiebers, auf die der Hydraulikdruck wirkt, gleich groß, wodurch die Hydraulikkräfte auf beiden Stirnseiten gleich hoch sind und der Drosselventilschieber in einer Art hydraulischen Waage gehalten wird. Durch eine Drosselventilfeder kann der Drosselventilschieber beispielsweise in die geöffnete Stellung des Drosselventils verbracht werden. Über die einseitige Einstellbarkeit des Druckes, der öffnend auf den Drosselventilschieber wirkt, kann das Drosselventil in seinem Durchflussquerschnitt eingestellt werden und somit der Stützdruck und die hydraulische Leistung flexibel und dynamisch eingestellt werden, mit der die Hydraulikpumpe angetrieben wird, um sich am Antriebsmotor mechanisch abzustützen, damit die dort vorhandene Schleppleistung optimal ausgenutzt werden kann, ohne den Antriebsmotor zu überdrehen.
Bevorzugt wird zum Steuern des Pilotdruckes und damit des Drosselquerschnitts ein steuerbares Vorsteuerventil eingesetzt, welches beispielsweise von dem Stützdruck in der Rückführleitung stromabwärts des Drosselventils gespeist wird. Hierzu ist das einstellbare Vorsteuerventil über einen Aktuator, beispielsweise in Abhängigkeit der Drehzahl des Antriebsmotors, mechanisch, pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch betätigbar.
Die Steuerung der Minderung des Pilotdrucks kann grundsätzlich so ausgelegt sein, dass bei maximaler Ansteuerung, z. B. bei maximaler Bestromung eines als Aktuator eingesetzten Proportionalmagneten, eine maximale oder minimale Pilotdruckminderung erreicht wird. Dabei entspricht einer minimalen Pilotdruckminderung keiner Verringerung des Durchflussquerschnitts im Drosselventil der hydraulischen Rückleitung und einem ungehinderten Durchfluss, wie es etwa im Antriebsbetrieb des hydrostatischen Antriebs gewollt ist, oder, wie es bei Verzögerungen gewollt ist, die keine Beschädigung der Hydraulikpumpe, des Antriebsmotors und/oder der Nebenantriebe zur Folge haben. Zur Absicherung des Antriebsmotors, des hydrostatischen Antriebs und der Maschinenbediener wird man die Ausgangsstellung des Vorsteuerventils jedoch bevorzugt so wählen, dass bei kraftlosen Aktuator eine maximale Minderung des Pilotdrucks erfolgt, sodass bei Ausfall des Aktuators oder der ihn betätigenden Kraft im Schiebebetrieb eine Drosselung des Hydraulikdrucks in der Rückleitung erzielt wird, und so ein Überdrehen der Antriebsmaschine und/oder der Hydraulikpumpe des hydrostatischen Antriebs im Schiebebetrieb sicher verhindert wird. Bevorzugt wird man hierzu einen Ventilschieber des Vorsteuerventils mittels einer Feder derart vorspannen, dass bei kraftlosem Aktuator eine maximale Minderung des dem Vorsteuerventil zugeführten Pilotdrucks auf einen minimalen Pilotdruck erreicht wird, der auf die öffnende Stirnfläche des Drosselventilschiebers wirkt. Damit werden die den Drosselventilschieber öffnenden Kräfte auf ein Minimum reduziert und das Drosselventil bleibt bei Ausfall des Aktuators zumindest soweit geschlossen, dass der sich in der Rückleitung ergebende Stützdruck eine hydraulische Leistung stromabwärts des Drosselventils zur Folge hat, die den Antriebsmotor nicht überdreht. Bei maximal gemindertem Pilotdruck wird der Drosselventilschieber solange in schließender Richtung des Durchflussquerschnitts verschoben, bis der Stützdruck stromabwärts des Drosselventils auf den (minimalen) Wert des Pilotdrucks gefallen ist. Zumindest wird der Pilotdruck und damit der Durchflussquerschnitt in diesem Fall soweit reduziert, dass die nach dem Drosselventil in der Rückleitung vorhandene hydraulische Leistung in keinem Betriebszustand eines Schiebebetriebs Beschädigungen an der Arbeitsmaschine hervorruft und so keinerlei Gefährdung für Mensch und/oder Maschine besteht.
Damit bei einem Ausfall der Betätigungsvorrichtung für die Pilotdruckminderung der reversierte Antriebsbetrieb des hydrostatischen Antriebs nicht negativ beeinflusst wird, kann insbesondere der Einsatz eines Wechselventils vorgesehen werden, das gewährleistet, dass dann keine Drosselwirkung im Drosselventil auftritt. Dazu wird das Vorsteuerventil durch geeignetes Schalten des Wechselventils umgangen, indem das Wechselventil eine das Vorsteuerventil umgehende Bypassleitung öffnet und den nicht reduzierten Pilotdruck auf die zweite Stirnseite des Drosselventilschiebers leitet. Gleichzeitig wird beispielsweise eine Verbindungsleitung zum Vorsteuerventil oder ein Ausgang des Vorsteuerventils geschlossen. Der bevorzugt aus der hochdruckführenden Rückleitung entnommene Druck kann dann über die Bypassleitung unvermindert auf die öffnende, zweite Stirnseite des Drosselventilschiebers geleitet werden. Weiter ist das Wechselventil bevorzugt so ausgestaltet, dass die zum Steuern der Hydraulikpumpe, d. h. zum Ausschwenken der Hydraulikpumpe verwendeten Servodrücke dazu verwendet werden, einen Wechselventilschieber des Wechselventils zu betätigen und zwar so, dass dieser die Bypassleitung, welche den in der Rückleitung herrschenden Druck führt, öffnet oder schließt und gegengleich die hydraulische Anbindung des Vorsteuerventils an das Drosselventil unterbricht oder ermöglicht.
Fördert beispielsweise in einem Antriebsbetrieb die Hydraulikpumpe über die Hydraulikleitung, in der das Drosselventil angeordnet ist, Hydraulikflüssigkeit mit Hochdruck zum Hydraulikmotor, so weist der Hydraulikflüssigkeitsstrom in der Hydraulikleitung eine andere Strömungsrichtung auf, als wenn dieselbe Hydraulikleitung eine Rückleitung für Hydraulikflüssigkeit unter Hochdruck ist (Schiebebetrieb in entgegengesetzter Richtung). Das bedeutet, dass die Hydraulikpumpe in diesen Betriebszuständen unterschiedliche Förderrichtungen für die Hydraulikflüssigkeitsförderung aufweist. Diese Betriebszustände werden üblicherweise über die die Hydraulikpumpe verstellenden Servodrücke eingestellt. Diese Servodrücke können auf einen Wechselschieber des Wechselventils geleitet werden, sodass diese Servodrücke das Wechselventil derart steuern, dass eine das Vorsteuerventil umgehende Bypassleitung, geöffnet wird, wenn entsprechend der Förderrichtung, die Hydraulikleitung, in der das Drosselventil angeordnet ist, eine Hinleitung ist. Wird das Vorsteuerventil umgangen, sind die Druckkräfte auf beiden Stirnseiten des Drosselventilschiebers ausgeglichen und die im Drosselventil angeordnete Drosselventilfeder hält den Drosselventilschieber in der Stellung, in der das Drosselventil maximal geöffnet ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verzögerung eines hydrostatischen Antriebs regeln bzw. vermindern nur in einem Schiebebetrieb des hydrostatischen Antriebs gesteuert den Druck stromabwärts eines in einer Rückführleitung angeordneten Drosselventils, damit die zur Hydraulikpumpe geförderte hydraulische Leistung der Leistung entspricht, die maximal über die Hydraulikpumpe als Verzögerungsleistung vom Antriebsmotor abgenommen werden kann. Die erfindungsgemäße Anordnung regelt ferner den stromabwärts des Drosselventils herrschenden Druck so, dass die nach dem Drosselventil weitergeleitete hydraulische Leistung der Motorbremsleistung entspricht, mit der sich die Hydraulikpumpe am Antriebsmotor und gleichzeitig an weiteren Verbrauchern abstützen kann, ohne den Antriebsmotor oder die Hydraulikpumpe zu überdrehen.
Im Folgenden soll anhand der beiliegenden Figuren der Aufbau eines erfindungsgemäßen hydrostatischen Antriebs erläutert werden und gleichzeitig eine Ausführungsform für ein Drosselventil aufgezeigt werden, mit dem ein Schiebebetrieb eines hydrostatischen Antriebs erfindungsgemäß gesteuert werden kann, damit dieser maximal durch einen Antriebsmotor verzögerbar ist, ohne den Antriebsmotor, die Hydraulikpumpe oder eine andere Komponente der Arbeitsmaschine zu beschädigen. Die in den Figuren gezeigten Ausführungsformen, insbesondere für die Vorsteuerventile, sind jedoch rein beispielhaft und beschränken den Schutzbereich des Erfindungsgedankens nicht. Es zeigen:
1 schematisch einen hydraulischen Schaltplan eines ersten Ausführungsbeispiels eines hydrostatischen Antriebs mit einem in einer Hydraulikleitung angeordneten erfindungsgemäß einstellbaren Drosselventil.
2 schematisch einen hydraulischen Schaltplan eines zweiten Ausführungsbeispiels eines hydrostatischen Antriebs mit einem in einer Hydraulikleitung angeordneten erfindungsgemäß einstellbaren Drosselventil.
3 schematisch einen hydraulischen Schaltplan eines dritten Ausführungsbeispiels eines hydrostatischen Antriebs mit einem in einer Hydraulikleitung angeordneten erfindungsgemäß einstellbaren Drosselventil.
4 eine bevorzugte Ausführungsform eines Drosselventils, welches erfindungsgemäß angesteuert werden kann.
5 eine bevorzugte Ausführungsform eines als Pilotdruckminderventil ausgebildeten Vorsteuerventils mit integriertem Wechselventil zur Ansteuerung des Drosselventils gemäß 4.
6 das gemäß 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel mit einer zusätzlichen Bypassleitung zur Erhöhung der Betriebssicherheit.
1 zeigt schematisch einen hydraulischen Schaltplan für ein erstes Ausführungsbeispiel einer Arbeitsmaschine 1, dessen hydrostatischer Antrieb 3 gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren abgebremst bzw. verzögert werden kann. In dem hydrostatischen Antrieb 3 ist eine Hydraulikpumpe 4, die von einem Antriebsmotor 2 angetrieben wird, und ein Hydromotor 5 in einem geschlossenen Hydraulikkreislauf angeordnet. Rein beispielhaft für eine mögliche Vielzahl von Nebenantrieben und Verbrauchern, die auch im Verzögerungsbetrieb angetrieben werden und daher eine drehzahldrückende Wirkung auf den Antriebsmotor 2 haben, ist in der 1 ein Verbraucher 100 stellvertretend hierfür eingezeichnet.
Der geschlossene Hydraulikflüssigkeitskreislauf wird durch eine Hydraulikleitung 6, die in dem in 1 beispielhaft dargestellten Betriebszustand (Durchflussrichtung im Uhrzeigersinn; vgl. Pfeil A) eine Hinleitung 6 bildet und durch eine Rückleitung 7 für Hydraulikflüssigkeit zur Hydraulikpumpe geschlossen. Rein beispielhaft und der besseren Übersichtlichkeit halber ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 nur in der Hydraulikflüssigkeitsrückleitung 7 ein Drosselventil 16 angeordnet, welches nach dem erfindungsgemäßen Verfahren angesteuert werden kann. Vom Erfindungsgedanken ist jedoch eine Anordnung eines zweiten Drosselventils in der Hydraulikleitung 6 zum Verzögern des hydrostatischen Antriebs in der anderen, reversierten Durchflussrichtung des geschlossenen Hydraulikflüssigkeitskreislaufes ebenfalls umfasst. Wie eingangs bereits beschrieben, kann sowohl die Hydraulikleitung 6 als auch die Hydraulikleitung 7 je nach Betriebszustand des hydrostatischen Antriebs 3 und der Förderrichtung der Hydraulikpumpe 4 eine Hinleitung 6 zum Triebwerk des Hydraulikmotors 5 oder eine Rückleitung 7 zum Triebwerk der Hydraulikpumpe 4 darstellen. Dabei führt je nach Betriebsart (Antriebsbetrieb oder Schiebebetrieb) die jeweilige Hydraulikleitung Hydraulikflüssigkeit unter Hoch- oder Niederdruck. Die in den 1, 2, 3 und 6 angegebenen Symbole für Hydraulikpumpen und Hydraulikmotoren entsprechend hierbei schematisch den Triebwerken von Hydraulikpumpen oder Hydraulikmotoren und nicht einer Hydraulikpumpen- oder Hydraulikmotor-Baugruppe, so wie diese in der Praxis in Arbeitsmaschinen verbaut werden. Insbesondere können die in den 1 bis 6 gezeigten Leitungen, Ventile und Vorrichtungen ganz oder teilweise in Hydraulikpumpen- oder Hydraulikmotor-Baugruppen integriert sein, beispielsweise innerhalb deren Gehäusen.
Im hydrostatischen Antrieb 3 gemäß 1 ist in der Hydraulikleitung 7 ein Drosselventil 16 angeordnet, dessen Eingang 28 im Schiebebetrieb mit Hydraulikflüssigkeit unter Hochdruck kommend vom Hydraulikmotor 5 gespeist wird und von dessen Ausgang 30 Hydraulikflüssigkeit mit Stützdruck zur Hydraulikpumpe 4 geleitet wird. Der am Ausgang 30 herrschende Stützdruck wirkt dabei drosselventilschließend auf eine erste Stirnseite 18 eines im Drosselventil 16 angeordneten Drosselventilschiebers 17. Der gleiche Druck wird über eine Verbindungsleitung 14, in der eine Blende 57 angeordnet ist, zu einer Pilotdruckleitung 35 geleitet, die mit einer zweiten Stirnseite 19 des Drosselventilschiebers 17 verbunden ist und auf die der Pilotdruck drosselventilöffnend wirkt. Eine ebenfalls an der zweiten Stirnseite 19 des Drosselventilschiebers 17 angreifende Drosselventilfeder 20 schiebt den Drosselventilschieber 17 bei Hydraulikdruckausgeglichenheit auf beiden Stirnseiten 18 und 19 des Drosselventilschiebers 17 gegen einen Anschlag 29 im Drosselventilgehäuse 24 (vgl. 3), wobei der Drosselventilschieber 17 in dieser Position einen maximalen Durchflussquerschnitt freigibt und das Drosselventil 16 nahezu widerstandsfrei von der Hydraulikflüssigkeit durchströmt werden kann. Die Pilotdruckleitung 35 ist mit ihrem anderen Ende mit einem Proportionaldrosselventil 60 verbunden, über das der in der Pilotdruckleitung 35 herrschende Druck gesteuert reduziert bzw. entspannt werden kann. Dabei gibt der im Ausführungsbeispiel der 1 am Ausgang 30 anliegende Druck den maximalen Pilotdruck vor. In anderen Ausführungen kann die Pilotdruckleitung 35 auch vom Hochdruck stromaufwärts des Drosselventils 16 oder einem anderen Hochdruck gespeist werden, der ein geeignet hohes Druckniveau aufweist, um den Drosselventilschieber 17 gegen den Stützdruck in einer Art Druckwaage zu halten.
Das als Vorsteuerventil verwendete Proportionaldrosselventil 60 gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein einstellbares 2,3-Wegeventil mit einem Proportionaldrosselventilschieber 67, dessen Position in einem Proportionaldrosselventilgehäuse 65 durch geeignete Kraftbeaufschlagung auf seine erste Stirnseite 68 und auf seine zweite Stirnseite 69 einstellbar ist. Das Proportionaldrosselventil 60 ist über eine Speisedruckleitung 53 mit einer Speisepumpe 54 verbunden. In der Speisedruckleitung 53 ist eine Messblende 55 angeordnet, die den von der Speisepumpe 54 erzeugten Hydraulikflüssigkeitsstrom zu einem Speisedruck aufstaut. Für einen Fachmann leicht ersichtlich, kann die Anordnung des Proportionaldrosselventils 60 und der Messblende 55 auch in jeder anderen Hydraulikleitung einer Arbeitsmaschine ausgeführt werden, solange der von der Hydraulikleitung geführte Hydraulikflüssigkeitsstrom von der Drehzahl des Antriebsmotors und/oder der Drehzahl der Hydraulikpumpe abhängig ist. Diese Kriterien erfüllt bspw. die genannte Speisedruckleitung 53, welche Hydraulikflüssigkeit führt, deren Volumenstrom drehzahlabhängig von einer Speisepumpe 54 erzeugt wird, wobei die Speisepumpe 54 üblicherweise mit einem festen Übersetzungsverhältnis mit der Hydraulikpumpe 4 gekoppelt ist.
Gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird der stromaufwärts vor der Messblende 55 herrschende Druck in der Speisedruckleitung 53 auf die zweite Stirnseite 69 des Proportionaldrosselventilschiebers 67 gleitet, wo er eine das Proportionaldrosselventil 60 öffnende Kraft auf den Proportionaldrosselventilschieber 67 bewirkt. Auf die erste Stirnseite 68 des Proportionaldrosselventilschiebers 67 wirkt Proportionaldrosselventil-schließend eine bevorzugt einstellbare Proportionaldrosselventilfeder 66 und ein sich stromabwärts der Messblende 55 in einer Fülldruckdruckleitung 58 einstellender Druck. Da im Regelfall die Kraft der Proportionaldrosselventilfeder 66 während des Betriebs der Arbeitsmaschine 1 nicht verändert wird, hängt die Stellung des Proportionaldrosselventilschiebers 67 im Proportionaldrosselventilgehäuse 65 von dem durch die Messblende 55 erzeugten Druckgefälle ab. Mittels der Stellung des Proportionaldrosselventilschiebers 67 im Proportionaldrosselventilgehäuse 65 kann ein Durchflussquerschnitt zwischen der Pilotdruckleitung 35 und der Speisedruckleitung 53 gesteuert geöffnet bzw. geschlossen werden. Da die an der ersten Stirnseite 68 angeordnete Proportionaldrosselventilfeder 66 schließend auf das Proportionaldrosselventil wirkt, öffnet das Proportionaldrosselventil 60 erst, wenn der Druckunterschied einen durch die Proportionaldrosselventilfeder 66 vorgegebenen Wert übersteigt. Erfindungsgemäß erfolgt dies, wenn der Antriebsmotor 2 seine maximal zulässige Schleppdrehzahl erreicht hat.
Hierzu ist es erforderlich, dass das Druckgefälle bzw. der Druckunterschied an den beiden Stirnseiten 68 und 69 des Proportionaldrosselventilschiebers 67 in seiner Höhe drehzahlabhängig ist. Dies wird mit der Messblende 55 erreicht, da die Höhe des Drucks vor der Messblende 55 von der Drehzahl der Speisepumpe 54 und dem vom ihr erzeugten Volumenstrom abhängig ist. Das bedeutet, dass mit zunehmender Drehzahl des Antriebsmotors 2 und der mit ihm verbundenen Speisepumpe 54 der Druckunterschied zum Druck in der Fülldruckleitung 58 zunimmt und so die öffnende Kraft auf den Proportionaldrosselventilschieber 67 schneller steigt als die das Proportionaldrosselventil 60 schließende Kraft bewirkt durch den Druck in der Fülldruckleitung 58. Die Drehzahlabhängigkeit des Drucks vor der Messblende 55 ergibt sich dabei aus der Tatsache, dass die Speisepumpe bevorzugt mit einem festen Übersetzungsverhältnis mechanisch direkt mit dem Antriebsmotor 2 oder indirekt über die Hydraulikpumpe 4 mit dem Antriebsmotor 2 verbunden ist. Damit ist das von der Speisepumpe 54 über der Messblende 55 erzeugte Druckgefälle direkt von der Drehzahl des Antriebsmotors 2 bzw. der Hydraulikpumpe 4 abhängig. Erfindungsgemäß wird in dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel dieses drehzahlabhängige Druckgefälle als hydraulisches Signal zur proportionalen Steuerung des Durchflussquerschnitts des Proportionaldrosselventils 60 benutzt, wobei das Proportionaldrosselventil 60 erst dann einen Durchflussquerschnitt freigibt, wenn ein durch die Proportionaldrosselventilfeder 66 vorgegebenes Druckgefälle überschritten ist, was weiter erfindungsgemäß dann erreicht ist, wenn der Antriebsmotor 2 seine maximal zulässige Schleppdrehzahl aufweist. Oberhalb dieser maximal zulässigen Drehzahl des Antriebsmotors 2 wird der Proportionaldrosselventilschieber 67 proportional zum Anstieg des Druckgefälles so verschoben, dass ein Verbindungsquerschnitt zwischen der Pilotdruckleitung 35 und der Speisedruckleitung 53 proportional mit Zunahme der Drehzahl geöffnet wird, wodurch der in der Pilotdruckleitung 35 herrschende Druck gesteuert über die Speisedruckleitung 53 entspannt, d. h. proportional reduziert werden kann. Das Drosselventil 16 wird erfindungsgemäß in seinem Durchflussquerschnitt somit derart gesteuert, dass die zur Hydraulikpumpe 4 über die Rückleitung 7 geleitete hydraulische Leistung gerade so hoch ist, dass der Antriebsmotor 2 an seiner maximal zulässigen Drehzahl gehalten wird und vor einem Überdrehen geschützt wird.
Solange jedoch der Antriebsmotor 2 seine maximal zulässige Schleppdrehzahl oder eine andere vordefinierte Grenzdrehzahl nicht erreicht, bleibt das Proportionaldrosselventil 60 geschlossen, womit Druckkraftausgeglichenheit zwischen Stützdruck und Pilotdruck am Drosselventilschieber 17 vorliegt und das Drosselventil 16 sich in seiner maximal geöffneten Stellung befindet, in der die Hydraulikflüssigkeit in der Rückleitung 7 ungehindert vom Hydraulikmotor 5 zur Hydraulikpumpe 4 strömen kann.
In einer Abwandlung des in 1 dargestellten Ausführungsbeispiels könnte eine von der Drehzahl des Antriebsmotors 2 oder der Hydraulikpumpe 4 abhängige elektrisch generierte Kraft, anstatt des Druckgefälles über der Messblende 55 zur gesteuerten und Verschiebung des Proportionaldrosselventilschiebers 67 verwendet werden. Jedoch ist auch jede andere Art einer drehzahlabhängigen Krafterzeugung auf den Proportionaldrosselventilschieber 67, sei es mechanisch, pneumatisch oder in einer anderen hydraulischen oder elektrischen Art und Weise vom Erfindungsgedanken umfasst.
In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Arbeitsmaschine 1 gezeigt, dessen hydrostatischer Antrieb 3 gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren abgebremst bzw. verzögert werden kann. Dabei sind mit dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 gleiche Baugruppen und Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel in 1, das beispielhaft den Pilotdruck mittels eines drehzahlabhängigen Hydraulikdrucks gesteuert drosseln kann, erfolgt im Ausführungsbeispiel gemäß 2 eine gesteuerte Druckminderung des Stützdrucks auf einem Pilotdruck, der, wie im Ausführungsbeispiel gemäß 1 auch, auf die zweite Stirnseite 19 des Drosselventils 16 geleitet wird. Diese Stützdruckminderung auf einen Pilotdruck wird im Ausführungsbeispiel in 2 beispielsweise mittels eines drehzahlabhängigen elektrischen Signals erzielt. Das als Vorsteuerventil verwendete Pilotdruckminderventil 32 wird über das drehzahlabhängige Signal gesteuert und mittels einer daraus resultierenden drehzahlabhängigen Kraft zur Erzielung einer Druckminderung betätigt.
In dem Ausführungsbeispiel der 2 soll beispielhaft eine weitere erfindungsgemäße Art und Weise aufgezeigt werden, wie der auf den Drosselventilschieber 17 öffnend wirkende Pilotdruck gesteuert vermindert werden kann, wenn der Antriebsmotor 2 eine zulässige Schleppdrehzahl überschreitet. In diesem Ausführungsbeispiel wird das Pilotdruckminderventil 32 als eine Art Druckregelventil eingesetzt, das die Rückführung des mehr oder minder reduzierten Stützdrucks als Pilotdruck auf den Drosselventilschieber 17 bewirkt. Die gemäß dem Ausführungsbeispiel in 1 eingesetzte Kombination aus fester Blende 57 in der Verbindungsleitung 14 wird im Ausführungsbeispiel 2 durch das drehzahlgesteuerte Pilotdruckminderventil 32 ersetzt. Damit kann der Druck, der in die Pilotdruckleitung 35 eingeleitet wird, bei Bedarf gemindert werden, womit die Kräfteverhältnisse am Drosselventilschieber 17 erfindungsgemäß angepasst werden können, sodass der Antriebsmotor 2 im Schleppbetrieb an seiner maximal zulässigen Schleppdrehzahl gehalten werden kann und gleichzeitig ein Überdrehen des Antriebsmotors 2 verhindert wird.
Hierzu zweigt zwischen dem Drosselventil 16 und der Hydraulikpumpe 4 eine Verbindungsleitung 14 ab, die den Stützdruck stromabwärts nach dem Drosselventil 16 zu einem Pilotdruckminderventil 32 leitet, das den Pilotdruck, ggf. einstellt. Von einem Ausgang 49 wird der Pilotdruck über ein Wechselventil 40 auf die zweite Stirnseite 19 des Drosselschiebers 17 geführt, wenn sich das Wechselventil 40 in einer ersten Schaltstellung befindet. Wie eingangs bereits beschrieben kann das Pilotdruckminderventil 32 ebenso mit dem Druck stromaufwärts des Drosselventils 16 versorgt werden, oder über einen anderen Hochdruck, der in der Arbeitsmaschine zur Verfügung steht. Das in diesem Ausführungsbeispiel eingesetzte Wechselventil 40 dient beispielsweise der Deaktivierung des Drosselventils 16 und ist insbesondere für den reversierten Antriebsbetrieb der Arbeitsmaschine vorgesehen und daher für die Ausführung der Erfindung nicht erfindungswesentlich, sondern eine Sicherheitserweiterung des Erfindungsgedankens im Hinblick auf einen reversierten Antriebsbetrieb des hydrostatischen Antriebs 3, insbesondere im Hinblick auf die Hydraulikpumpe 4.
In einer ersten Schaltstellung verbindet das Wechselventil 40 den Ausgang 49 des Pilotdruckminderventils 32 mit der Pilotdruckleitung 35, womit der am Ausgang 49 des Pilotdruckminderventils 32 anliegende Pilotdruck auf eine zweite Stirnseite 19 eines doppelseitig mit unter Druck stehender Hydraulikflüssigkeit beaufschlagbaren Drosselventilschiebers 17 geleitet wird. Der Pilotdruck übt auf den Drosselventilschieber 17 eine Kraft aus, die den Durchflussquerschnitt durch das Drosselventil 16 vergrößert. Auf der zweiten Stirnseite 19 des Drosselventilschiebers 17 greift weiter eine Drosselventilfeder 20 an, die ebenfalls eine öffnende Kraft auf das Drosselventil 16 ausübt.
Auf der ersten Stirnseite 18 des Drosselventilschiebers 17 wirkt der stromabwärts des Drosselventils 16 in der Rückleitung 7 herrschende Stützdruck direkt auf den Drosselventilschieber 17, mit einer das Drosselventil 16 schließenden Kraft, da der Drosselventilschieber 17 mit seiner ersten Stirnseite 18 mit dem Ausgang 30 des Drosselventils 16 verbunden ist. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Summen der wirksamen Druckflächen auf der ersten Stirnseite 18 und auf der zweiten Stirnseite 19 des Drosselventilschiebers 17 gleich groß (vgl. 3), sodass bei gleichgroßen Hydraulikflüssigkeitsdrücken auf beiden Stirnseiten 18 und 19 des Drosselventilschiebers 17 die Drosselventilfeder 20 den Drosselventilschieber 17 in die Stellung verschiebt, in der sich das Drosselventil 16 in seiner vollständig geöffneten Position befindet und dort von der Drosselventilfeder 20 gegen eventuelle Strömungskräfte gehalten wird. Steigt beispielsweise der Druck am Ausgang 30 des Drosselventils 16 an, so wird der Drosselventilschieber 17 gegen die Hydraulikkraft des Pilotdrucks auf der ersten Stirnseite 18 des Drosselventilschiebers 17 und der Kraft der Drosselventilfeder 20 in Richtung seiner geschlossenen Stellung verschoben, solange dies durch das Pilotdruckminderventil 32 zugelassen wird. Mit dieser Verschiebung des Drosselventilschiebers 17 wird der Durchflussquerschnitt durch das Drosselventil 16 reduziert, womit der Druck am Ausgang 30 sinkt. Die Einstellung der Höhe des Pilotdrucks durch das Pilotdruckminderventil 32 wird weiter unten im Detail erläutert.
In einer zweiten Schaltstellung des Wechselventils 40 wird der Stützdruck über eine das Pilotdruckminderventil 32 umgehende Bypassleitung 15 und über die Pilotdruckleitung 35 ungemindert auf die zweite Stirnseite 19 des Drosselventilschiebers 17 des Drosselventils 16 geleitet. In dieser Schaltstellung des Wechselventils 40 sind die Hydraulikkräfte auf beiden Stirnseiten 18 und 19 des Drosselventilschiebers 17 ausgeglichen und die Drosselventilfeder 20 verschiebt den Drosselventilschieber 17 in die für den Durchflussquerschnitt des Drosselventils 16 maximal geöffnete Stellung. Die Hydraulikflüssigkeit kann in diesem Betriebszustand ungehindert vom Hydraulikmotor 5 zum Hydraulikpumpe 4 strömen, was beispielsweise in einem reversierten Betrieb für beide Betriebsarten des hydrostatischen Antriebs gewollt ist. In diesen Fällen ist eine Beschädigung durch Überdrehen der Hydraulikpumpe 4 und/oder des Antriebsmotors 2 ausgeschlossen. Zum Schalten des Wechselventils 40 wird dieses über zwei Servodruckleitungen 9 und 10 mit einer Servoverstelleinheit 8 der Hydraulikpumpe 4 verbunden. Die Servodrücke in den Servodruckleitungen 9 und 10 entsprechen den in der Servoverstelleinheit 8 herrschenden Drücken zum Verstellen des Fördervolumens der Hydraulikpumpe 4. Die Förderrichtung und die Höhe des Fördervolumens der Hydraulikpumpe 4 werden durch eine hydraulische Steuereinheit bestimmt, deren Funktionsweise fachüblich bekannt ist und daher hier auch nicht gezeigt ist oder näher erläutert werden soll.
In der zur Beschreibung der Erfindung günstigen Betriebsrichtung des hydrostatischen Antriebs 3 gemäß 2 strömt Hydraulikflüssigkeit mit Strömungsrichtung im Uhrzeigersinn durch die Hydraulikleitungen 6 und 7. Die Hydraulikpumpe 4 ist auf eine vorbestimmte Seite durch die Servoverstellung 8 ausgelenkt. Der hierfür verantwortliche höhere Servodruck wird in dem Ausführungsbeispiel, das in 2 dargestellt ist, beispielsweise über die Servoleitung 9 auf einen Wechselventilschieber 42 des Wechselventils 40 geleitet, der das Wechselventil 40 so schaltet, dass der am Ausgang 49 des Pilotdruckdruckminderventils 32 anliegende mehr oder minder reduzierte Druck über eine Pilotdruckleitung 35 zur zweiten Stirnseite 19 des Drosselventilschiebers 17 geleitet wird.
Solange der hydrostatische Antrieb 3 in einem nicht-reversierten Antriebsbetrieb ist (Durchflussrichtung im Uhrzeigersinn) soll der Durchflussquerschnitt durch das Drosselventil 16 maximal sein, damit der Hydraulikmotor 5 den von der Hydraulikpumpe 4 erhaltenen Hydraulikflüssigkeitsvolumenstrom über die – in diesem Betriebszustand Niederdruck führende – Rückführleitung 7 wieder vollständig zurückgeben kann. D. h. die Hydraulikflüssigkeitsdrücke auf beiden Stirnseiten 18 und 19 des Drosselventilschiebers 17 müssen dem in der Rückleitung 7 vor dem Drosselventil 16 herrschenden hydraulikmotorseitigen Niederdruck entsprechen, damit sich das Drosselventil 16 in seiner maximal geöffneten Stellung befindet. Da der Pilotdruck nicht unter das Niveau des Niederdrucks in einem hydrostatischen Antrieb mit geschlossenem Hydraulikflüssigkeitskreislauf fallen kann, ist der Pilotdruck zwangsläufig mindestens genauso hoch. Dadurch herrscht Druckausgeglichenheit am Drosselventilschieber 17 und das Drosselventil 16 befindet sich erfindungsgemäß in seiner maximal geöffneten Position. Hierbei wird der Niederdruck über eine Verbindungsleitung 14 zum Pilotdruckminderventil 32 und über eine Pilotdruckleitung 35 unvermindert auf die zweite Stirnseite 19 des Drosselventilschiebers 17 geleitet, wobei der Pilotdruck automatisch dem Stützdruck (Niederdruck) am Ausgang 30 des Drosselventils 16 entspricht, der wiederum dem stromaufwärtigen Druck am Drosselventil 16 entspricht. Bevorzugt wird man jedoch einen zur Einstellung/Aktivierung der Druckminderung am Pilotdruckminderventil 32 angeordneten Aktuator 38 im nicht-reversierten Antriebsbetrieb so ansteuern, dass auch dann keine Druckminderung erfolgt, wenn der hydrostatische Antrieb 3 aus dem nicht-reversierten Antriebsbetrieb in den nicht-reversierten Schiebebetrieb übergeht, um einen weichen, stoßfreien Übergang in den Schiebebetrieb, ohne abruptes Abbremsen, zu erreichen.
Ändert der hydrostatische Antrieb 3 seine Betriebsart und geht in den Schiebebetrieb über, wobei die Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit gleichbleibt – im Uhrzeigersinn gemäß 2 –, ändern sich die Vorzeichen der Servodrücke in der Servoverstelleinheit 8 nicht, d. h. das Wechselventil 40 verbleibt in seiner zuvor beschriebenen ersten Stellung. Jedoch steigt der in der Rückleitung 7 herrschende Druck auf beiden Seiten des Drosselventils 16 an. Damit der Stützdruck nach dem Drosselventil 16 in der Rückführleitung 7 zusammen mit dem Hydraulikflüssigkeitsvolumenstrom nicht eine hydraulische Leistung darstellt, die am Antriebsmotor mittels der Hydraulikpumpe 4 mechanisch nicht abgestützt werden kann, wird erfindungsgemäß der stromabwärts nach dem Drosselventil 16 am Ausgang 30 anliegende Druck durch das Drosselventil 16 auf den Wert reduziert, der der hydraulischen Leistung entspricht, die zu diesem Betriebszeitpunkt am Antriebsmotor 2 der Arbeitsmaschine 1 maximal abgestützt werden kann. Mittels des Aktuators 38 kann der Stützdruck, der über die Verbindungsleitung 14 zum Pilotdruckminderventil 32 geführt wird, reduziert werden, indem der Aktuator 38 einen Pilotdruckminderventilschieber 34 derart beaufschlagt, dass der Druck aus der Verbindungsleitung 14 durch das Pilotdruckminderventil 32 verringert wird. Dadurch sinkt der Pilotdruck in der Pilotdruckleitung 35 und somit die öffnende hydraulische Kraft auf die zweite Stirnseite 19 des Drosselventilschiebers 17. Die nun höhere schließende Kraft auf der ersten Stirnseite 18 des Drosselventilschiebers 17, die durch den Stützdruck am Ausgang 30 des Drosselventils 16 bewirkt wird, kann den Durchflussquerschnitt des Drosselventils 16 schließen. Dadurch sinkt jedoch gleichzeitig der Stützdruck am Ausgang 30 des Drosselventils 16 und die schließende hydraulische Kraft auf die erste Stirnseite 18 des Drosselventilschiebers 17 nimmt ab. Dies erfolgt solange, bis auf beiden Stirnseiten 18 und 19 des Drosselventilschiebers 17 ein neues Kräftegleichgewicht aus den reduzierten Hydraulikdruckkräften und der Drosselventil-federkraft vorliegt, bei dem der Drosselventilschieber 17 in einer neuen Position im Drosselventil angeordnet ist, in der er den Drosselquerschnitt stärker verschließt.
Mit dem das Drosselventil 16 steuernden Pilotdruckminderventil 32, das die Höhe des Pilotdrucks bestimmt, bzw. mit dem dort angeordneten Aktuator 38, kann der Stützdruck der im nicht-reversierten Schiebebetrieb des hydrostatischen Antriebs 3 zur Hydraulikpumpe 4 geleitet wird, gemindert werden, damit die hydraulische Leistung, die sich stromabwärts in der Hydraulikleitung 7 einstellt, der maximalen Leistung entspricht, welche von der Hydraulikpumpe 4 maximal als Verzögerungsleistung an den Antriebsmotor 2 mechanisch abgegeben werden kann, ohne den Antriebsmotor 2 zu überdrehen. Die überschüssige, vom Hydraulikmotor 5 im Schiebebetrieb generierte Leistung, die nicht von der Hydraulikpumpe 4 an den Antriebsmotor 2 abgegeben werden kann, wird am Drosselventilschieber 17 in Wärme umgewandelt. Ist der Hydraulikflüssigkeitsvolumenstrom vom Hydraulikmotor 5 zur Hydraulikpumpe 4 größer als der, den die Hydraulikpumpe 4 aufnehmen kann, kann der überschüssige Hydraulikflüssigkeitsvolumenstrom beispielsweise über HD-Druckbegrenzungsventile, deren Zuleitung beispielsweise stromaufwärts des Drosselventils 16 von der Hydraulikleitung 7 abzweigen, in Wärme umgewandelt werden (in den Figuren nicht gezeigt, da fachüblich).
Ändert sich die Förderrichtung der Hydraulikpumpe 4, so ändern sich auch die Druckverhältnisse in der Servoverstelleinheit 8 und damit in den Servoleitungen 9 und 10. Das Wechselventil 40 wird in seine andere, zweite Schaltstellung verbracht, in der es den am Ausgang 30 des Drosselventils 16 herrschenden Stützdruck über die Bypassleitung 15 direkt und unvermindert in die Pilotdruckleitung 35 leitet, wobei gleichzeitig der Ausgang 49 des Pilotdruckminderventils 32 durch das Wechselventil 40 geschlossen wird. Die Pilotdruckleitung 35 leitet so den Stützdruck unvermindert auf die zweite Stirnseite 19 des Drosselventilschiebers 17. Damit herrscht Druckkraftausgeglichenheit am Drosselventilschieber 17 und, wie oben bereits beschrieben, aufgrund dessen verbringt die Drosselventilfeder 20, den Drosselventilschieber 17 in die Stellung, in der das Drosselventil 16 seinen maximalen Durchflussquerschnitt aufweist.
In 3 ist schematisch ein hydraulischer Schaltplan eines dritten Ausführungsbeispiels eines hydrostatischen Antriebs mit einem in einer Hydraulikleitung angeordneten erfindungsgemäß einstellbaren Drosselventil dargestellt. Die Steuerung des Drosselventils 16 und die Druckbeaufschlagung des Drosselventilschiebers 17 auf seiner ersten Stirnseite 18 durch den Stützdruck und auf seiner zweiten Stirnseite 19 durch einen Pilotdruck entspricht dabei den Ausführungsbeispielen der 1 und 2. Die Einstellung der Höhe des Pilotdrucks, insbesondere die Stützdruckminderung zu einem Pilotdruck, kann dabei mit einem Pilotdruckdruckminderventil 32 gemäß 2 erfolgen, jedoch wird in der Ausführung gemäß 3 auf eine drehzahlproportionale Betätigung verzichtet. Somit können der Aktuator 38, der Drehzahlsensor 13, die elektrische Verbindungsleitung 12 und die Steuereinheit 11 des Ausführungsbeispiels gemäß 2 entfallen. Damit wird erreicht, dass die erfindungsgemäße Anordnung mit weniger Bauteilen auskommt, jedoch muss in Kauf genommen werden, dass die Pilotdruckminderung nicht mehr drehzahlabhängig ist. Wenn, wie in 3 dargestellt, nur eine Pilotdruckdruckminderventilfeder 36 öffnend auf den Pilotdruckdruckminderventilschieber 34 des Pilotdruckdruckminderventils 32 wirkt, schließt das Pilotdruckdruckminderventil 32, wenn ein fest vorgegebener Grenzdruck am Ausgang 30 des Drosselventils 16 überschritten wird. Unterhalb dieses vorgegebenen Grenzdrucks hält die Pilotdruckdruckminderventilfeder 34 das Pilotdruckdruckminderventil 32 in seiner maximal geöffneten Stellung. Sowohl in 2 als auch in 3 ist Pilotdruckdruckminderventil 32 in seiner maximal geöffneten Stellung gezeigt, in der keine Minderung des dem Pilotdruckdruckminderventil 32 über die Verbindungsleitung 14 zugeführten Stützdrucks erfolgt.
Erfindungsgemäß wird auch bei diesem Ausführungsbeispiel eine Pilotdruckminderung bei Überschreiten eines Grenzwertes erreicht, in diesem Fall ist das der maximal zulässige Grenzdruck stromabwärts nach dem Drosselventil 16. Gleichzeitig bestimmt dieser Grenzdruck die maximale hydraulische Leistung, mit der der hydrostatische Antrieb 3 gemäß 3 mechanisch am Antriebsmotor 2 abgestützt werden kann. Dieser Grenzdruck wird von dem erfindungsgemäßen Verfahren im nicht-reversierten Schiebebetrieb in der Hydraulikleitung 7 stromabwärts des Drosselventils 16 konstant gehalten, solange der Druck stromaufwärts vor dem Drosselventil 16 höher ist als dieser vorgegebene Grenzdruck. Auch bei dieser Lösung wird erfindungsgemäß ein Vorsteuervolumenstrom vermieden, da die Absenkung des Pilotdrucks, der auf die zweite Stirnseite 19 des Drosselventilschiebers 17 wirkt, nicht über ein Druckbegrenzungsventil erfolgt, welches ein Vorsteuervolumen bei Überschreiten seines Begrenzungsdrucks üblicherweise zu einem Bereich mit niedrigem Druck, beispielsweise zu einen Tank, entspannt, wodurch das Vorsteuervolumen dem Arbeitskreis der Arbeitsmaschine 1 verloren geht (vgl. DE 10 2004 030 045 B3 ).
Zur Verbesserung der Ausnutzung der Bremsleistung des Antriebsmotors 2 ist eine parallel zum Drosselventil 16 angeordnete Bypassblende 72 einsetzbar, die bei geringen Volumenströmen bei geschlossenem Drosselventil 16 durch den kleiner werdenden Druckabfall den Stützdruck anhebt.
4 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Drosselventils 16, welches mittels einer Verschlussschraube 22 in einem Drosselventilgehäuse 24 festgesetzt ist. Die Drosselventilfeder 20 drückt den Drosselventilschieber 17 in Richtung der maximal geöffneten Stellung des Drosselventils 16, in der der Drosselventilschieber 17 an einem Anschlag 29 anliegt. Diese Ventilstellung ist in 4 dargestellt. Der zweiseitig mit Druckflüssigkeit beaufschlagbare Drosselventilschieber 17 ist in einer zylindrischen Bohrung 25 im Drosselventilgehäuse 24 verschieblich aufgenommen und weist auf einer zweiten Stirnseite 19, die der Verschlussschraube 22 zugewandt ist, quer zur Längsrichtung der zylindrischen Bohrung 25 druckwirksame Flächen auf, die, wenn mit Druck beaufschlagt, den Drosselventilschieber 17 in Richtung der geöffneten Stellung des Drosselventils 17 schieben, in der die Durchflussquerschnittsöffnungen 21 maximal freigegeben sind. Dabei sind die auf der zweiten Stirnseite 19 hydraulisch wirksamen Flächen hydraulisch gegenüber den Durchflussquerschnittsöffnungen 21 mittels Dichtflächen 23 abgedichtet. Die Dicht- bzw. Führungsflächen 23 separieren eine erste Stirnseite 18 des Drosselventilschiebers 17 von der zweiten Stirnseite 19. Auf der ersten Stirnseite 18 sind diejenigen für eine hydraulische Druckkraft wirksamen Flächen angeordnet, die den Drosselventilschieber 17 in die Richtung innerhalb des Drosselventilgehäuses 24 verschieben, in der die Durchflussquerschnittsöffnungen 21 verschlossen sind. Auf der Höhe der Durchflussquerschnittsöffnungen 21 in der vollständig geöffneten Stellung des Drosselventils 16 befindet sich im Drosselventilgehäuse 24 ein beispielsweise ringförmiger Eingang 28 für Hydraulikflüssigkeit kommend vom Hydraulikmotor 5. Der Ausgang 30 des Drosselventils 16 befindet sich in dem in 2 beispielhaft gezeigten Drosselventil 16 auf der topfförmig ausgebildeten ersten Stirnseite 18 des Drosselventilschiebers 17 und mündet in die Hydraulikleitung 7. Von der Hydraulikleitung 7 zweigt die Verbindungsleitung 14 ab, die den Bremsdruck der am Ausgang 30 herrscht, zum Pilotdruckminderventil 32 leitet (vgl. 2). Vom Pilotdruckminderventil 32 wird über die Pilotdruckleitung 35 Hydraulikflüssigkeit unter Pilotdruck zum Eingang 26 des Drosselventils 16 geleitet.
Wie aus 4 gut ersichtlich, wirkt der am Ausgang 30 des Drosselventils 16 herrschende Stützdruck auf die auf der ersten Stirnseite 18 des Drosselventilschiebers 17 angeordneten ventilschließenden Flächen, wobei der Pilotdruck, der über den Eingang 26 in die Bohrung 25 im Drosselventilgehäuse 24 eingeleitet wird, eine öffnende Kraft auf den Drosselventilschieber 17 bewirkt, indem er auf die senkrecht zur Längsachse des Drosselventils 16 projizierten Flächen auf der zweiten Stirnseite 19 des Drosselventilschiebers 17 drückt.
Wie weiter aus 4 entnehmbar ist, sind in dem dort beispielhaft gezeigten Drosselventil 16 die druckkraftwirksamen Flächen, die in Projektion senkrecht zur Längsachse stehen, gleich groß, da auf beiden Stirnseiten 18 und 19 des Drosselventilschiebers 17 der selbe Durchmesser der Drosselventilbohrung 25 vorliegt. Somit sind die Druckkräfte auf den Drosselventilschieber 17 ihrem Betrag nach auf beiden Stirnseiten 18 und 19 des Drosselventilschiebers 17 gleich hoch, wenn der Pilotdruck am Eingang 26 dem Stützdruck am Ausgang 30 entspricht. Jedoch weisen die Hydraulikkräfte entgegengesetzte und aufeinander zu weisende Richtungen auf. Diese Aufhebung der Hydraulikkräfte ist in der in 4 dargestellten Stellung der Fall, wodurch die Drosselventilfeder 20 den Drosselventilschieber 17 in die maximal geöffnete Stellung am Anschlag 29 des Drosselventils 16 verbringt. Die Drosselventilfeder 20 hält den Drosselventilschieber 17 in dieser Stellung am Anschlag 29 auch gegen Strömungskräfte aus der Hydraulikflüssigkeitsströmung, insbesondere wenn die Hydraulikflüssigkeit vom Ausgang 30 zum Eingang 28 strömt.
Weiter ist aus der Darstellung der 4 erkennbar, dass, wenn der Pilotdruck durch Vorgabe des Pilotdruckminderventils 32 (siehe 2) reduziert wird und der Differenzdruck an den Stirnseiten 18 und 19 des Drosselventilschiebers 17 größer ist als die Kraft der Drosselventilfeder 20, der Drosselventilschieber 17 in der Zeichenebene nach rechts verschoben wird, und so die Durchflussquerschnittsöffnungen 21 verkleinert werden, solange bis ein neues Kräftegleichgewicht auf beiden Stirnseiten 18 und 19 des Drosselventilschiebers 17 vorliegt. Dabei halten der ventilschließenden Druckkraft auf der ersten Stirnseite 18 die ventilöffnenden Kräfte auf der zweiten Stirnseite 19, bewirkt durch den Pilotdruck und durch die Kraft der Drosselventilfeder 20, das Gleichgewicht. Der Drosselventilschieber 17 wird dadurch in eine von der in 4 dargestellten abweichend Stellung in der Drosselventilbohrung 25 verbracht, in der die Durchflussquerschnittsöffnungen 21 weiter verschlossen sind. Dadurch ist der Durchflussquerschnitt durch das Drosselventil 16 verringert und der Stützdruck am Ausgang 30 nimmt ab.
4 lässt gut erkennen, dass mit Minderung des Pilotdruckes, der über die Pilotdruckleitung 35 vom Pilotdruckminderventil 32 zum Eingang 26 des Drosselventils 16 geleitet wird, der Drosselventilschieber 17 in der Zeichenebene nach rechts verschoben wird, bis er einen Anschlag 31 an der Verschlussschraube erreicht hat. Die Durchflussquerschnittsöffnungen 21 haben in dieser Stellung ihren geringsten Öffnungsquerschnitt. Der Drosselventilschieber 17 ist in der geschlossenen Stellung des Drosselventils 16 angelangt. Bei im Schiebebetrieb einer Arbeitsmaschine üblichen auftretenden Betriebsparameter wird der Drosselventilschieber 17 im Drosselventil 16 die geschlossene Position nur selten einnehmen, und vielmehr in Zwischenstellungen zwischen der geöffneten und der geschlossenen Stellung in einer Art Druckwaage durch die gleich hohen Kräfte auf beiden Stirnseiten 18 und 19 des Drosselventilschiebers gehalten.
In der maximal geöffneten Position des Drosselventils 16 liegt der Drosselventilschieber 17 am Anschlag 29 im Drosselventilgehäuse 24 an, wobei er in der Stellung ist, in der die Durchflussquerschnittsöffnungen am größten bzw. vollständig geöffnet sind, um die Strömung durch die Hydraulikleitung 7 nicht zu behindern und so die zu übertragende hydraulische Leistung oder den rückzuführenden Hydraulikflüssigkeitsvolumenstrom nicht zu schmalem.
In 5 ist ein Wechselventil 40 in einem auch für das Pilotdruckminderventil 32 gemeinsamen Ventilgehäuse 33 gezeigt. Das Wechselventil 40 kann zur Absicherung des erfindungsgemäßen Verfahrens im reversierten Antriebsbetrieb eingesetzt werden und gleichzeitig kann die erfindungsgemäße Druckminderung für Betriebsrichtungen einer Arbeitsmaschine umgangen werden, bei denen der Hydraulikflüssigkeitsstrom entgegen des Uhrzeigersinns gemäß des in den 2 und 3 dargestellten hydrostatischen Antriebs 3 strömt. In diesen Betriebsrichtungen soll des Drosselventil 16 maximalen Durchflussquerschnitt aufweisen und die Strömung durch die Hydraulikleitung 7 nicht behindern. Dies wird in der bevorzugten Ausführungsform des Drosselventils 16, wie beispielsweise in 4 dargestellt, dadurch erreicht, dass die hydraulischen Druckkräfte auf beiden Stirnseiten 18 und 19 des Drosselventilschieber 17 gleich hoch sind und die Drosselventilfeder 20 den Drosselventilschieber 17 in die maximal geöffnete Stellung des Drosselventils 16 verbringt. Hierzu kann das Wechselventil 40 den Ausgang 49 des Pilotdruckminderventils 32 zur Pilotdruckleitung 35 sperren und eine Bypassleitung 15 öffnen, die das Pilotdruckminderventil 32 umgeht und die den Stützdruck vom Ausgang 30 des Drosselventils 16 ungedrosselt auf die zweite Stirnseite 19 des Drosselventilschiebers 17 leitet. Somit sind die Hydraulikdruckkräfte aufgrund der Druckgleichheit auf beiden Stirnseiten 18 und 19 des Drosselventilschiebers 17 in der Waage und die Drosselventilfeder 20 kann den Drosselventilschieber 17 an den Anschlag 29 im Drosselventilgehäuse 24 schieben. Das Drosselventil 16 ist maximal geöffnet (vgl. 4).
Wie oben bereits beschrieben wird das Wechselventil 40 bevorzugt durch die Servodrücke geschaltet, die auch die Verstellung der Hydraulikpumpe 4 in ihren Förder- bzw. Schluckvolumen bewirken. Hierzu weist das Wechselventil 40 einen Eingang 50 und einen Eingang 51 für die jeweiligen Servodrücke aus den Servoleitungen 9 und 10 auf. Der höhere der beiden Servodrücke bestimmt unter Berücksichtigung der Kraft der Wechselventilfeder 41 die Stellung des Wechselventilschiebers 42 in der Wechselventilbohrung 43 und öffnet oder schließt die Bypassleitung 15 bzw. öffnet oder schließt gleichzeitig den Ausgang 49 des Pilotdruckminderventils 32.
Das Wechselventil 40 in 5 ist in der zweiten, für den reversierten Betrieb vorgesehenen, Stellung gezeigt, in der der in der Servoleitung 10 herrschende Servodruck den Wechselventilschieber 42 in der Zeichenebene nach links verschiebt, und dieser den Ausgang 49 des Pilotdruckdruckminderventils 32 durch einen mittleren Absatz 45 am Wechselventilschieber 42 versperrt, wobei gleichzeitig eine Bypassleitung 15 über eine Öffnung 48 zur Pilotdruckleitung 35 freigegeben wird. Die Öffnung 48 zur Pilotdruckleitung 35 liegt in der 5 senkrecht zur Zeichenebene hinter dem rechten verjüngten Bereich 47 des Wechselventilschiebers 42 in der Wechselventilbohrung 43. Die Öffnung 48 der Pilotdruckleitung 35 leitet gemäß der in 5 dargestellten Ventilstellung den Stützdruck, der am Ausgang 30 des Drosselventils 16 und am Eingang 44 des Ventilgehäuses 33 anliegt, über die Bypassleitung 15 ungedrosselt auf die zweite Stirnseite 19 des Drosselventilschiebers 17. In dieser zweiten Stellung des Wechselventils 40, die abweichend ist von der ersten Stellung, die in den 2 und 3 schematisch dargestellt ist, befindet sich der hydrostatische Antrieb 3 in einem Betriebszustand, in dem die Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit entgegen dem Uhrzeigersinn im geschlossen Hydraulikflüssigkeitskreislauf strömt, also entgegen der in 2 angegebenen Strömungsrichtung.
Wechseln die Servodrücke und somit die Förderrichtung der Hydraulikpumpe 4 und damit die Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit, so ist der Servodruck am Anschluss 51 der Servoleitung 9 am Wechselventil 40 größer als der Servodruck am Anschluss 50 des Wechselventils 40 für die Servoleitung 10. Der Wechselventilschieber 42 wird federunterstüzt in die erste Stellung verbracht, in der der Wechselventilschieber 42 vollständig nach rechts verschoben ist. Diese Stellung entspricht der Darstellung in der 2. Mit der Verschiebung des Wechselventilschiebers 42 in der Zeichenebene der 5 nach rechts blockiert der mittlere Absatz 45 die Bypassleitung 15 und der links vom mittleren Absatz 45 verjüngte Bereich 46 am Wechselventilschieber 42 gibt die Öffnung 48 zur Pilotdruckleitung 35 frei. Der vom Ausgang 30 des Drosselventils 16 kommende Stützdruck wird in dieser ersten Stellung des Wechselventils 40 über den Eingang 44 am Ventilgehäuse 33 über die rechte Stichbohrung der Verbindungsleitung 14 zum Pilotdruckminderventil 32 geleitet. Durch die Pilotdruckminderventilbohrung 37, in der ein Pilotdruckminderventilschieber 34 angeordnet ist, wird der Druck entlang des Pilotdruckminderventilschiebers 34 zum nun offenen Ausgang 49 entlang des linken verjüngten Bereichs 46 des Wechselventilschiebers 42 zur Öffnung 48 der Pilotdruckleitung 35 druckgemindert weitergeleitet, von wo aus er auf die zweite Stirnseite 19 des Drosselventilschiebers 17 wirkt.
Durch geeignete Verschiebung eines in dem Pilotdruckminderventil 32 angeordneten Pilotdruckminderventilschiebers 34 durch den Aktuator 38 kann der dem Verzögerungsbetrieb des hydrostatischen Antriebs erforderliche Pilotdruck für das Drosselventil 16 eingestellt werden. Bevorzugt tritt bei maximal angesteuerten Aktuator 38 keine Druckminderung im Pilotdruckminderventil 32 ein, d. h. der Pilotdruck am Ausgang 49 des Pilotdruckminderventils 32 entspricht dem Stützdruck am Eingang 44 des Pilotdruckminderventils 32. Analog erfolgt bei kraftlosen Aktuator 38 eine entsprechend maximale Druckminderung im Pilotdruckminderventil 32, d. h. der Pilotdruck hat am Ausgang 49 des Pilotdruckminderventil 32 seinen minimalen Wert. Unabhängig von der Stellung des Wechselventils 40 kann eine Drosselung des Hydraulikflüssigkeitsstroms allein durch die Ansteuerung des Aktuators 38 verhindert werden. Das Wechselventil 40 erfüllt jedoch für den Fall einer falschen Ansteuerung des Aktuators 38, z. B. bei Kabelbruch, eine Sicherheitsfunktion zum Absichern der Hydraulikpumpe 4 im eversierten Antriebsbetrieb, damit die Hydraulikpumpe 4 in dieser Betriebsart des hydrostatischen Antriebs 3 nicht gegen ein zumindest teilweises geschlossenes Drosselventil 16 arbeiten muss. Bei Fehlfunktion des Aktuators 38 würde der Pilotdruckminderventilschieber 34 den Stützdruck und somit den Pilotdruck auf die zweite Stirnseite 19 des Drosselventilschieber 17 mindern, was das Drosselventil 16 in seinem Durchflussquerschnitt verringert. Zur Absicherung der Hydraulikpumpe 4 wird daher im reversierten Antriebsbetrieb der Stützdruck über die Bypassleitung 15 am Pilotdruckdruckminderventil 32 vorbei geleitet und wirkt unvermindert über die Pilotdruckleitung 35 auf die zweite Stirnseite 19 des Drosselventils 16, und hält dieses offen.
Eine derartige Fehlfunktion eines Aktuators kann in dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 nicht auftreten, da das dortige Proportionaldrosselventil 60 bevorzugt über die hydraulischen Drücke, die vor und hinter dem Proportionaldrosselventil 60 anliegen, gesteuert wird. Jedoch kann es vorkommen, dass es aufgrund von Fehlfunktion eines anderen Bauteils, z. B. durch Bruch der Drosselventilfeder 20 oder falscher Justierung des Öffnungsdrucks für das Proportionaldrosselventil 60, zu einer Aktivierung des Drosselventils 16 kommt, obwohl der Antriebsmotor 2 seine maximal zulässige Schleppdrehzahl nicht erreicht hat. Dies birgt speziell im reversierten Antriebsbetrieb das Risiko, dass das Triebwerk der Hydraulikpumpe 4 beschädigt wird, wenn der Antriebsmotor 2 seine Leistung weiter steigert (er hat ja seine Maximaldrehzahl noch nicht erreicht). Gleichzeitig verschließt das Drosselventil 16 die Hydraulikleitung 7, weil die das Drosselventil 16 öffnenden Kräfte nicht ausreichen, um das Drosselventil 16 gegen den Hochdruck in der Hydraulikleitung 7 in der geöffneten Stellung zu halten. Mit einem gemäß 6 in einer Bypassleitung 70 angeordneten Rückschlagventil 72, das das Drosselventil 16 umgeht, kann für den reversierten Antriebsbetrieb eine solche Situation, in der die Hydraulikpumpe 4 ihr Fördervolumen nicht abgeben kann, vermieden werden. Das Rückschlagventil 72 erfüllt analog zum Wechselventil 40 eine Sicherheitsfunktion nur für den reversierten Antriebsbetrieb. Aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung zum Verzögern eines hydrostatischen Antriebs sind bevorzugt solche Vorrichtungen oder auch andere fachübliche Vorrichtungen zur Vermeidung von Beschädigungen an der Hydraulikpumpe 4 aus sicherheitsrelevanten Aspekten zu berücksichtigen.
In 5 ist der Pilotdruckminderventilschieber 34 in einer Stellung gezeigt, in der der Stützdruck, der am Eingang 44 des Ventilgehäuses 33 anliegt, nicht oder nur minimal vermindert wird, da das Pilotdruckminderventil 32 in Folge maximaler Kraft des Aktuators 38 mit Unterstützung der Kraft der Druckfeder 36 maximal geöffnet ist. Gleichzeitig weist der Pilotdruckminderventilschieber 34 an seinem rechten Endbereich einen größeren Durchmesser auf, als an seinem linken äußeren Ende. Wird der Aktuator 38 kraftlos geschaltet, weil beispielsweise seine Stromzufuhr unterbrochen wird, so verschiebt der am Ausgang 49 des Pilotdruckminderventils 32 herrschende Druck den Pilotdruckminderventilschieber 34 gegen die Kraft der Pilotdruckminderventilfeder 36 nach rechts entgegen der Darstellung gemäß 5, bis der Druckminderabsatz 39 des Pilotdruckminderventilschiebers 34 die Druckminderbohrung 37 auf ihrer linken Seite verschließt und den Ausgang 49 zur Speisedruckleitung 53 öffnet. Damit wird beispielsweise bei einem Proportionalmagneten, der als Aktuators 38 eingesetzt wird, auch bei einem Kabelbruch sichergestellt, dass der Antriebsmotor 2 nicht überdreht werden kann, da die Pilotdruckminderventilfeder 36 für eine, ihrer Vorspannung entsprechende, maximale Minderung des Pilotdrucks sorgt.
In der Stellung, in der der Pilotdruckminderventilschieber 34 in seiner maximal nach rechts verschobenen Stellung angekommen ist (abweichend von 5), wird durch den linken Endbereich des Pilotdruckminderventilschieber 34 eine Speisedruckleitung 53 geöffnet, über die dann bei geschlossener Druckminderbohrung 37, also bei geschlossenem Übergang zwischen der Verbindungsleitung 14 zum Ausgang 49 des Pilotdruckminderventils 32, der am Ausgang 49 anliegende Druck auf einen niedrigeren Druck entspannt werden kann., Das kann beispielsweise der von einer Speisepumpe 54 des hydrostatischen Antrieb 3 erzeugte Speisedruck sein, aber z. B. auch ein Tankdruck, wenn der Ausgang 49 zu einem Tank entspannt werden soll. Die Verbindungsmöglichkeit des Ausgangs 49 zu einem Bereich mit niedrigem Druck bedeutet gleichzeitig auch, dass der Pilotdruck nicht unter das Niveau des niedrigeren Drucks fallen kann. Herrscht also beispielsweise in der Speisedruckleitung 53 Speisedruck, mit dem der geschlossene Arbeitskreislauf bei Bedarf fachüblich mit Hydraulikflüssigkeit über die Niederdruckführende Hydraulikleitung befüllt werden kann, so heißt dies im Sinne der Erfindung, dass der Pilotdruck nicht unter Speisedruck-Niveau fallen kann. Das bedeutet weiter, dass im Antriebsbetrieb, bei dem Niederdruck in der Hydraulikleitung 7 herrscht, der Pilotdruck, der dann dem Speisedruck entspricht, das Drosselventil geöffnet hält, da der Speisedruck/Pilotdruck, der öffnend auf das Drosselventil wirkt, höher ist als der Niederdruck, der gleichzeitig drosselventilschließend auf die erste Stirnseite 18 des Drosselventils 16 wirkt.
Zwischenstellungen des Pilotdruckminderventilschiebers 34 können somit durch geeignete Kraftbeaufschlagung des Aktuators 38 erreicht werden, was anhand der obigen Ausführungen in Zusammenschau mit der Darstellung in 5 nachvollziehbar ist. Somit kann über die Steuerung der Kraft, mit welcher der Aktuator 38 den Pilotdruckminderventilschieber 34 in die geöffnete Stellung des Pilotdruckminderventil schiebt, der Stützdruck gesteuert zu dem Pilotdruck reduziert werden. Der Pilotdruck wirkt über die Pilotdruckleitung 35 auf die zweite Stirnseite 19 des Drosselventilschieber 17 und stellt so, wie oben ausführlich erläutert, den Drosselquerschnitt des Drosselventil 16 derart ein, dass die hydraulische Leistung in der Rückleitung 7, mit der die Hydraulikpumpe 4 am Antriebsmotor 2 abgestützt werden soll, den Antriebsmotor 2 auf seine maximal zulässige Schleppdrehzahl treibt, dort hält und im Weiteren sicherstellt, dass diese maximal zulässige Schleppdrehzahl des Antriebsmotors 2 nicht überschritten wird. Bevorzugt wird die Kraft, mit der der Aktuator 38 beaufschlagt wird, ausgehend von der Drehzahl des Antriebsmotors 2 geregelt. Hierzu ist beispielsweise an einer den Antriebsmotor 2 und die Hydraulikpumpe 4 verbindende An-/Abtriebswelle ein Drehzahlsensor 13 angebracht, der die aktuelle Drehzahl über eine elektrische Verbindungsleitung 12 an eine elektrische Steuereinheit 11 weitergibt, die den Strom vorgibt bzw. steuert, mit dem beispielsweise ein Proportionalmagnet als Aktuator 38 beaufschlagt wird (vgl. 2).
Im Folgenden soll das erfindungsgemäße Verfahren anhand des in 2 dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden, wobei davon ausgegangen wird, dass die Durchflussrichtung durch den geschlossenen Hydraulikflüssigkeitskreislauf im Uhrzeigersinn ist (vgl. Pfeil A) und der hydrostatische Antrieb 3 sich zunächst in einem Antriebsbetrieb befindet, wobei Hydraulikflüssigkeit über die Hydraulikleitung 6 mit Hochdruck von der Hydraulikpumpe 4 zum Hydraulikmotor 5 gefördert wird. Über die Hydraulikleitung 7 wird Hydraulikflüssigkeit mit Niederdruck vom Hydraulikmotor 5 zur Hydraulikpumpe 4 zurückgeleitet. In dieser Ausgangssituation ist das Drosselventil 16 in seiner maximal geöffneten Stellung, da in einem Antriebsbetrieb die hydraulische Leistung durch das Drosselventil 16 nicht verringert werden soll. Voraussetzung hierfür ist, dass die das Drosselventil 16 öffnenden Kräfte auf der zweiten Stirnseite 19 des Drosselventilschiebers 17 größer sind als die schließenden Kräfte auf der ersten Stirnseite 18 des Drosselventilschiebers 17. Dies wird im einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung dadurch erreicht, dass die für die Druckkräfte wirksamen Flächen auf beiden Stirnseiten 18 und 19 des Drosselventilschieber 17 gleich groß sind und die Drosselventilfeder 20 auf der ersten Seite 18 des Drosselventilschiebers 17 den Drosselventilschieber 17 in die Stellung verbringt, in der der Durchflussquerschnitt durch das Drosselventil 16 maximal ist.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass andere fachübliche Maßnahmen zur Erzielung dieser Ausgangstellung des Drosselventils 16 vom Erfindungsgedanken ebenfalls umfasst sind, wie zum Beispiel die Ausbildung einer druckwirksamen Fläche auf der ersten Stirnseite 18, die keiner ist als die druckwirksame Fläche auf der zweiten Stirnseite 19 des Drosselventilschiebers 17, wobei ggf. die Drosselventilfeder 20 weggelassen oder ihre Kraft verringert werden kann oder ein mechanisch, pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch betätigbarer Aktuator anstatt oder zusätzlich zu der Drosselventilfeder 20 zum Einsatz kommen kann. Erfindungsgemäß soll bei einem Antriebsbetrieb mit Strömungsrichtung im Uhrzeigersinn der 2 und bei einem Betriebszustand mit umgekehrter Strömungsrichtung gewährleistet sein, das die öffnenden Kräfte auf den Drosselventilschieber 17 des Drosselventils 16 größer sind als die das Drosselventil 16 schließenden Kräfte, wobei der am Ausgang 30 des Drosselventils 16 herrschende Stützdruck als eine Druckkraftkomponente sowohl auf die erste Stirnseite 18 als auch auf die zweite Stirnseite 19 wirkt und deren resultierenden Druckkräfte aufeinander zu gerichtet sind und der Drosselventilschieber 17 von den Hydraulikkräften in einer Art Druckwaage gehalten wird.
In Fall des beispielhaft gewählten Ausführungsbeispiels der 2 sind die effektiven Flächen auf beiden Stirnseiten 18 und 19 des Drosselventilschiebers 17 gleichgroß und damit auch die Hydraulikdruckkräfte, wenn der auf die zweite Stirnseite 19 geleitete Druck nicht gedrosselt wird. Zur Drosselung ist ein Pilotdruckminderventil 32 vorgesehen, über welches der am Ausgang 30 des Drosselventils 16 herrschende Stützdruck auf die zweite Stirnseite 19 des Drosselventilschiebers 17 geleitet wird. Bei Strömungsrichtung im Hydraulikflüssigkeitskreislauf entgegen des Uhrzeigersinns sperrt das Wechselventil 40 den Ausgang 49 des Pilotdruckminderventils 32 und öffnet eine Bypassleitung 15 zur Pilotdruckleitung 35, mit der das Pilotdruckminderventil 32 umgangen wird und der am Ausgang 30 des Drosselventils 16 herrschende Stützdruck ungedrosselt auf die zweite Stirnseite 19 des Drosselventilschiebers 17 geleitet wird. Damit wird die oben geschilderte Ausgangssituation für einen Antriebs- oder Verzögerungsbetrieb mit Strömungsrichtung entgegen des Uhrzeigersinns gewährleistet.
In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das Wechselventil 40 über die an der Servoverstelleinheit 8 der Hydraulikpumpe 4 vorliegenden Drücke geeignet geschaltet. Vom Erfindungsgedanken ist jedoch jede andere fachübliche Betätigung des Wechselventils 40 mit umfasst.
Das erfindungsgemäße Verzögerungsverfahren in dem Ausführungsbeispiel der 2 findet daher nur dann Anwendung, wenn der hydrostatischen Antrieb 3 im Schiebebetrieb ist und die Strömungsrichtung durch die Hydraulikleitungen im Uhrzeigersinn erfolgt. Ausgehend von der obigen Ausgangssituation, in der sich der hydrostatische Antrieb 3 zunächst in einem Antriebsbetrieb befindet und das Drosselventil 16 bzw. der Drosselventilschieber 17 druckkraftausgeglichen ist, soll der hydrostatische Antrieb 3 gedanklich nun in den Schiebebetrieb übergehen. Dies hat zur Folge, dass der Hydraulikmotor 5 nun als Pumpe agiert und Hydraulikflüssigkeit unter Hochdruck über die Hydraulikleitung 7 an die Hydraulikpumpe 4 fördert. Der vom Hydraulikmotor 5 generierte Druck in der Hydraulikflüssigkeit wird erfindungsgemäß durch das Drosselventil 16 gesteuert gedrosselt, wenn die Hydraulikpumpe 4 die vom Hydraulikmotor 5 generierte Leistung nicht in voller Höhe am Antriebsmotor 2 abstützen kann, um diesen nicht zu überdrehen. Daher muss der Druck durch das Drosselventil 16 reduziert werden, damit die Hydraulikpumpe 4 eine gedrosselte hydraulische Leistung erhält und sie selbst oder die von der Hydraulikpumpe 4 im Schiebebetrieb geschleppte Arbeitsmaschine 2 keinen Schaden nimmt.
Damit im Schiebebetrieb jederzeit die maximal am Antriebsmotor zur Verfügung stehende Schleppleistung für das Abbremsen des hydrostatischen Antriebs ausgenutzt werden kann, muss die zur Hydraulikpumpe 4 geleitete hydraulische Leistung so angepasst werden, dass unter Berücksichtigung des Ausschwenkwinkels der Hydraulikpumpe 4 die maximal zulässige Schleppdrehzahl des Antriebsmotors 2 nicht überschritten wird. Bevorzugt wird man die maximal zulässige Schleppdrehzahl des Antriebsmotors 2 auf den Wert einstellen, an dem der Antriebsmotor 2 seinen optimalen Betriebspunkt für einen Schleppbetrieb aufweist. Das erfindungsgemäße Verfahren passt die Leistung, die stromabwärts des Drosselventils 16 über die Hydraulikleitung 7 zur Hydraulikpumpe 4 gefördert wird, so an, dass die Drehzahl des Antriebsmotors 2 während des Schiebe- oder Schleppbetriebes konstant an der für den Schleppbetrieb maximal zulässigen Drehzahl gehalten wird.
Damit erreicht das erfindungsgemäße Verfahren, dass während des Schiebebetriebs immer die maximal für die Hydraulikpumpe 4 zur Verfügung stehende Verzögerungsleistung zum Abbremsen des hydrostatischen Antriebs 3 verwendet wird. Bei den bisher aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren wurde der Druck in der Hydraulikleitung zur Hydraulikpumpe auf einen festen maximalen Wert begrenzt, unabhängig vom Durchflussvolumen. Mit abnehmendem Volumenstrom vom Hydraulikmotor 5 wurde so die maximale an der Hydraulikpumpe 4 abstützbare Verzögerungsleistung praktisch fast nie vollständig ausgenutzt, da mit abnehmendem Volumenstrom bei konstantem Druck die hydraulische Leistung, die der Hydraulikpumpe 4 zugeführt wird, abnimmt. Bei Beibehaltung des Stützdrucks nimmt das Schluckvolumen der Hydraulikpumpe ab, und damit die Drehzahl bzw. das Lastmoment des verbundenen Antriebsmotors. Nicht so beim erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem der Druck durch das Drosselventil 16 an die maximal von der Hydraulikpumpe 4 am Antriebsmotor 2 abstützbaren Leistung angepasst wird. Über weite Strecken eines Verzögerungsvorgangs wird daher die hydraulische Leistung stromabwärts des Drosselventils 16 solange konstant bleiben, bis die vom Hydraulikmotor 5 generierte hydraulische Leistung kleiner ist als die maximal von der Hydraulikpumpe 4 am Antriebsmotor 2 abstützbare mechanische Leistung. Ab diesem Zeitpunkt ist keine Drosselung der hydraulischen Leistung durch das Drosselventil 16 mehr notwendig und das Drosselventil ist in seiner maximal geöffneten Stellung und verbleibt dort, d. h. der Durchflussquerschnitt durch das Drosselventil 16 ist maximal und eine Druckminderung des auf die zweite Stirnseite des Drosselventilschieber 17 geleiteten Stützdrucks am Ausgang 30 des Drosselventils 16 findet erfindungsgemäß nicht statt.
Steigt die Drehzahl am Antriebsmotor 2 über eine vorgegebene maximale Drehzahl in einem Schiebebetrieb des hydrostatischen Antriebs 3 an, so wird erfindungsgemäß der Stützdruck, der am Ausgang 30 des Drosselventils 16 anliegt, druckgemindert auf die zweite Stirnseite 19 des Drosselventilschiebers 17 geleitet, wodurch das dortige Kräftegleichgewicht gestört wird und der Drosselventilschieber 17 durch den anfänglich nicht verminderten Druck auf der ersten Stirnseite 19 des Drosselventilschiebers 17 in Richtung geschlossener Stellung des Drosselventils 16 verschoben wird, sodass der Durchflussquerschnitt verringert wird. Dadurch nimmt der Stützdruck am Ausgang 30 des Drosselventils 16 ab, womit die schließende Kraft auf der ersten Stirnseite 18 abnimmt und sich mit der durch das Pilotdruckminderventil 32 reduzierten Druckkraft auf der zweiten Stirnseite 19 des Drosselventilschiebers 17 ein neues Kräftegleichgewicht am Drosselventilschieber 17 einstellt, bei dem der Durchflussquerschnitt durch das Drosselventil 16 geringer ist.
Fällt hingegen die Drehzahl des Antriebsmotors 2 während eines Schiebebetriebs des hydrostatischen Antriebs 3, so ist die der Hydraulikpumpe 4 zugeführte hydraulische Leistung geringer als die am Antriebsmotor 2 abstützbare Schleppleistung. Das erfindungsgemäße Verfahren nimmt dann die Drosselung der hydraulischen Leistung zurück, bis die vorgegebene Maximaldrehzahl des Antriebsmotors 2 wieder erreicht wird und die maximal am Antriebsmotor 2 abstützbare Leistung durch die Hydraulikleitung 7 strömt. Die Rücknahme der Drosselung der hydraulischen Leistung erfolgt dabei erfindungsgemäß durch Zurücknahme der Druckminderung durch das Pilotdruckminderventil 32 des zur zweiten Stirnseite 19 geleiteten Drucks über die Pilotdruckleitung 35. In diesem Fall wird das Kräftegleichgewicht auf beiden Stirnseiten 18 und 19 des Drosselventilschiebers 17 durch die Druckerhöhung auf die zweite Stirnseite 19 aufgehoben und die größeren öffnenden Kräfte schieben den Drosselventilschieber 17 in Richtung geöffneter Stellung des Drosselventil 16, wodurch der Stützdruck am Ausgang 30 des Drosselventils 16 steigt und die auf die erste Stirnseite 18 schließend wirkenden Kräfte zunehmen, bis erneut ein Kräftegleichgewicht an den beiden Stirnseiten 18 und 19 des Drosselventilschiebers 17 erreicht ist.
Zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet das in der 2 dargestellte bevorzugten Ausführungsbeispiel oder der Hydraulikpumpe 4 beispielsweise einen Drehzahlsensor 13 zur Bestimmung der Drehzahl des Antriebsmotors 2, der mit einer elektrischen Steuereinheit 11 verbunden ist. Die Steuereinheit steuert einen Aktuator 38, der das Pilotdruckminderventil 32 betätigt, indem er beispielsweise einen Pilotdruckminderventilschieber 34 geeignet in seiner Lage im Pilotdruckminderventil 32 derart verschiebt, dass die zur maximalen Abstützung von hydraulischer Leistung am Antriebsmotor 2 geeignete Drosselung des Hochdruck 5, der vom Hydraulikmotor 5 in die Hydraulikleitung 7 eingespeist wird, als Pilotdruck über die Pilotdruckleitung 35 auf die zweite Stirnseite 19 des Drosselventilschiebers 17 geführt wird. Erreicht die Schleppdrehzahl des Antriebsmotors die vorgegebene Grenzdrehzahl, so wird die Steuereinheit 11 zur Verhinderung, dass die Drehzahl des Antriebsmotors 2 weiter steigt, den Aktuator 38 betätigen, damit dieser das Pilotdruckminderventil 32 betätigt, um den über die Verbindungsleitung 14 und die Pilotdruckleitung 35 zur zweiten Stirnseite 19 des Drosselventilschiebers 18 geleiteten Pilotdruck zu mindern. Dadurch gerät das Kräftegleichgewicht am Drosselventilschieber 18 aus dem Gleichgewicht, da der unvermindert auf die erste Stirnseite 18 des Drosselventilschiebers 17 geleitete Stützdruck das Drosselventil ein Stück weit schließen kann, d. h. den Stützdruck in der Rückleitung 7 verringern kann. Ist der Stützdruck, der sich stromabwärts des Drosselventils 16 in der Rückleitung 7 einstellt, auf den Wert gesunken, der auf der zweiten Stirnseite 19 des Drosselventilschiebers 17 über das Pilotdruckminderventil 32 eingestellt ist, so befindet sich das Drosselventil 16 erneut in einem druckkraftausgeglichenen Zustand und die hydraulische Leistung, die der Hydraulikpumpe 4 zugeführt wird, entspricht den Vorgaben, die über die elektrische Steuereinheit 11 und den Aktuator 38 an das Pilotdruckminderventil 32 weitergegeben wurden.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das erfindungsgemäße Verfahren die in der Hydraulikleitung 7 stromabwärts des Drosselventil 16 vorhandene hydraulische Leistung falls erforderlich gesteuert so drosselt, dass diese während eines Schiebebetriebs eines hydrostatischen Antriebs 3 immer der maximalen Verzögerungsleistung entspricht, die die Hydraulikpumpe 4 maximal am Antriebsmotor 2 abstützen kann, ohne diesen zu überdrehen. Dabei wird über hydraulische Druckkräfte ein Drosselventilschieber 17 eines Drosselventils 16 in einer Art Druckwaage in einer bestimmten Stellung innerhalb des Drosselventils 16 gehalten, wodurch ein bestimmter Durchflussquerschnitt des Drosselventils 16 freigegeben wird. Durch gesteuerte Störung des Kräftegleichgewichts am Drosselventilschieber 17 mittels Einstellbarkeit der Höhe der das Drosselventil 16 öffnenden hydraulischen Druckkraft kann der Drosselventilschieber 17 gezielt in seiner Lage verschoben werden, so dass am Ausgang 30 des Drosselventils 16 die hydraulische Leistung einstellt werden kann, die maximal von der Hydraulikpumpe 4 mechanisch am Antriebsmotor 2 abgestützt werden kann. Dabei wird die maximale Verzögerungsleistung bzw. Schleppleistung, die der Antriebsmotor 2 von der Hydraulikpumpe 4 aufnehmen kann, durch den Antriebsmotor 2 selbst und durch Nebenantriebe und weitere Verbraucher bestimmt, die vom Antriebsmotor 2 angetrieben werden, sowie durch Verlustleistungen bestimmt, die an der Arbeitsmaschine angreifen und die eine drehzahldrückende Wirkung auf sie haben. Durch Kontrolle der Drehzahl des Antriebsmotors und/oder gegebenenfalls der Hydraulikpumpe kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Überdrehen des Antriebsmotors sicher verhindert werden und gleichzeitig, während des gesamten Schiebebetriebs, jederzeit die maximale Schleppleistung bzw. Verzögerungsleistung des Antriebsmotors und gegebenenfalls weiteren mit dem Antriebsmotor 2 gekoppelten Nebenantrieben zur Verzögerung des hydrostatischen Antriebs genutzt werden. Die optimale Schleppdrehzahl des Antriebsmotors bleibt konstant und dieser wird nicht überdreht. Gleichzeitig muss nur eine minimal notwendige Menge an hydraulischer Leistung in Wärme umgewandelt werden und die maximale zur Verfügung stehende mechanische Verzögerungsleistung kann in einem Schiebebetrieb jederzeit optimal ausgenutzt werden.
Bezugszeichenliste

1: Arbeitsmaschine
2: Antriebsmotor
3: hydrostatischer Antrieb
4: Hydraulikpumpe
5: Hydraulikmotor
6: Hydraulikleitung (Hinleitung)
7: Hydraulikleitung (Rückleitung)
8: Servoverstelleinheit
9: Servoleitung
10: Servoleitung
11: Steuereinheit (elektr.)
12: elektrische Verbindungsleitung
13: Drehzahlsensor
14: Verbindungsleitung
15: Bypassleitung
16: Drosselventil
17: Drosselschieber
18: erste Stirnseite Drosselschieber
19: zweite Stirnseite Drosselschieber
20: Drosselventilfeder
21: Drosselquerschnittsöffnungen
22: Verschlussschraube
23: Dicht- und Führungsflächen
24: Drosselventilgehäuse
25: Bohrung
26: Eingang für Pilotdruck
28: Eingang für Hochdruck
29: Anschlag
30: Ausgang für Stützdruck
31: Anschlag für Drosselschieber
32: Pilotdruckminderventil
33: Pilotdruckminderventilgehäuse
34: Pilotdruckminderventilschieber
35: Pilotdruckleitung
36: Pilotdruckminderventilfeder
37: Pilotdruckminderventilbohrung
38: Aktuator
39: Pilotdruckminderventilabsatz
40: Wechselventil
41: Wechselventilfeder
42: Wechselventilschieber
43: Wechselventilbohrung
44: Eingang Stützdruck
45: mittlerer Absatz
46: linker verjüngter Bereich
47: rechts verjüngter Bereich
48: Öffnung Pilotdruckleitung
49: Ausgang Pilotdruckminderventil
50: Anschluss für Servodruck
51: Anschluss für Servodruck
53: Speisedruckleitung
54: Speisepumpe
55: Messblende
57: Blende
58: Fülldruckleitung
59: Bypassblende
60: Proportionaldrosselventil
62: Pilotdruckdämpfungsblende
65: Proportionaldrosselventilgehäuse
66: Proportionaldrosselventilfeder
67: Proportionaldrosselventilschieber
68: erste Stirnseite
69: zweite Stirnseite
70: Bypassleitung
72: Rückschlagventil
100: Verbraucher

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19930997 B4 [0004, 0004, 0008, 0008]
DE 102004030045 B3 [0005, 0005, 0005, 0007, 0076]

Claims

Verfahren zum Verzögern eines durch einen Antriebsmotor (2) angetriebenen hydrostatischen Antriebs (1) mit einem geschlossenen Hydraulikflüssigkeitskreislauf (3), in dem eine mit dem Antriebsmotor (2) mechanisch gekoppelte Hydraulikpumpe (4) und ein Hydraulikmotor (5) angeordnet sind, mit zwei die Hydraulikpumpe (4) und den Hydraulikmotor (5) verbindende Hydraulikleitungen (6, 7), die je nach Antriebsrichtung des hydrostatischen Antriebs (1) eine Hinleitung (6) oder eine Rückleitung (7) für den Hydraulikmotor (5) sein können, wobei in zumindest einer der beiden Hydraulikleitungen (6, 7) ein in seinem Drosselquerschnitt einstellbares Drosselventil (16) angeordnet ist, welches, wenn die zugehörige Hydraulikleitung (7) eine Rückleitung (7) für Hydraulikflüssigkeit unter Hochdruck zur Hydraulikpumpe (4) bildet, in seinem Drosselquerschnitt dynamisch derart angepasst wird, dass die stromabwärts des Drosselventils (16) in der Rückleitung (7) einstellbare hydraulische Leistung während eines Schiebebetriebs jederzeit der Leistung entspricht, die unter Berücksichtigung der Leistungsaufnahme von Nebenverbrauchern (100) und Verlustleistungen maximal am Antriebsmotor (2) abstützbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Drosselquerschnitt des Drosselventils (16) abhängig von der Drehzahl des Antriebsmotors (2), der Hydraulikpumpe (4) und/oder anderen mit dem Antriebsmotor (2) oder der Hydraulikpumpe (4) mechanisch gekoppelten Vorrichtungen angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem zum Einstellen des Drosselquerschnitts der stromabwärts des Drosselventils (16) in der Rückleitung (7) herrschende Hochdruck auf eine erste Stirnseite (18) eines zweiseitigen Drosselschiebers (17) des Drosselventils (16) derart geleitet wird, dass dieser dort eine Kraft ausübt, die den Drosselquerschnitt verkleinert, und gleichzeitig entweder der stromaufwärts vor oder der stromabwärts nach dem Drosselventil (16) in der Rückleitung (7) auftretende Druck oder ein anderer Hochdruck in der Arbeitsmaschine über eine Verbindungsleitung (14) und eine Pilotdruckleitung (35) als ein durch ein Vorsteuerventil (32, 60) einstellbarer Pilotdruck auf eine zweite Stirnseite (19) des Drosselschiebers (17) geleitet wird, der dort eine Kraft ausübt, die den Drosselquerschnitt vergrößert, sodass der Drosselventilschieber (17) mittels der beiden Kräfte in einstellbaren Kräftegleichgewichten gehalten werden kann.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem ein als Vorsteuerventil verwendetes Proportionaldrosselventil (60) den in der Pilotdruckleitung (35) herrschenden Druck mindert.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem über einer Messblende (55) ein drehzahlabhängiges Signal in Form einer Druckdifferenz abgenommen wird und das Proportionaldrosselventil (60) zum Entspannen des Drucks in der Pilotdruckleitung 35 betätigt wird, wenn die Druckdifferenz einen vorbestimmten Wert übersteigt, wobei die Messblende (55) in einer Hydraulikflüssigkeitsleitung 53 angeordnet ist, die einen zur Drehzahl des Antriebsmotors (2) proportionalen Hydraulikflüssigkeitsvolumenstrom führt.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem ein als Vorsteuerventil verwendetes Pilotdruckminderventil (32) den in der Verbindungsleitung (14) herrschenden Druck mindert.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Pilotdruckminderventil (32) mittels eines Aktuators (38) in Abhängigkeit von der Drehzahl des Antriebsmotors (2) mechanisch, pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch betätigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, bei dem der Druck in der Verbindungsleitung (14) zum Pilotdruckdruckminderventil (32) geleitet wird und nur dann von einem Ausgang (49) des Pilotdruckdruckminderventils (32) als Pilotdruck zur zweiten Stirnseite (19) des Drosselventils (16) geleitet wird, wenn ein über die Servodrücke einer Servoverstelleinheit (9) der Hydraulikpumpe (4) angesteuertes Wechselventil (40) in einer ersten Stellung den Ausgang (49) des Pilotdruckminderventils (32) freigibt.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das Wechselventil (40) in der ersten Stellung eine das Pilotdruckdruckminderventil (32) umgehende Bypassleitung (15) sperrt, welche Bypassleitung (15) vom Wechselventil (40) in einer zweiter Stellung freigegeben wird, in der das Wechselventil (40) gleichzeitig den Ausgang (49) des Pilotdruckdruckminderventils (32) sperrt.
Anordnung zum Verzögern eines durch einen Antriebsmotor (2) angetriebenen hydrostatischen Antriebs (1) mit einem geschlossenen Hydraulikflüssigkeitskreislauf (3), in dem eine mit einem Antriebsmotor (2) mechanisch gekoppelte Hydraulikpumpe (4) und ein Hydraulikmotor (5) angeordnet sind, mit zwei die Hydraulikpumpe (4) und den Hydraulikmotor (5) verbindende Hydraulikleitungen (6, 7), die je nach Antriebsrichtung des hydrostatischen Antriebs (3) eine Hinleitung (6) oder eine Rückleitung (7) für den Hydraulikmotor (5) sein können, wobei in zumindest einer der beiden Hydraulikleitungen (6, 7) ein über einen Drosselventilschieber (17) mit einer ersten Stirnseite (18) und einer zweiten Stirnseite (19) in seinem Drosselquerschnitt einstellbares Drosselventil (16) angeordnet ist, wobei die erste Stirnseite (18) des Drosselventilschiebers (17) mit einer den Drosselquerschnitt schließenden Hydraulikkraft aus dem Druck stromabwärts des Drosselventils (16) beaufschlagbar ist und die zweite Stirnseite (19) des Drosselventilschiebers (17) durch eine elastische Kraft und einer den Drosselquerschnitt öffnenden Hydraulikkraft aus einem Pilotdruck beaufschlagbar ist, wobei der Pilotdruck aus dem Druck in der Rückleitung (7) stromaufwärts oder stromabwärts des Drosselventils (16) oder einem anderen Hochdruck hervorgeht und durch ein Vorsteuerventil (32, 60) in seiner Höhe einstellbar ist.
Anordnung nach Anspruch 10, mit einer Pilotdruckleitung (35), die ein Proportionaldrosselventil (60) mit der zweiten Stirnseite (19) des Drosselventilschiebers (17) verbindet, wobei in die Pilotdruckleitung (35) eine Verbindungsleitung (14) mündet, welche einen Druck, der stromabwärts nach oder stromaufwärts vor dem Drosselventil (16) in der Rückleitung (7) herrscht oder einen anderen Hochdruck zur Pilotdruckleitung (35) leitet.
Anordnung nach Anspruch 11, bei der an einer Messblende (55) ein drehzahlabhängiges Signal in Form einer Druckdifferenz abnehmbar ist und das Proportionaldrosselventil (60) geöffnet werden kann, wenn die Druckdifferenz an der Messblende (55) einen vorbestimmten Wert übersteigt, wobei die Messblende (55) in einer Hydraulikflüssigkeitsleitung (53) des hydrostatischen Antriebs (3) angeordnet ist, die einen von der Drehzahl des Antriebsmotors (2) abhängigen Hydraulikflüssigkeitsstrom führt.
Anordnung nach Anspruch 12, bei der die Hydraulikflüssigkeitsleitung (53) eine Speisedruckleitung ist und der drehzahlabhängige Hydraulikflüssigkeitsstrom von einer Speisepumpe (54) erzeugbar ist, die mit dem Antriebsmotor (2) und/oder mit der Hydraulikpumpe (4) mechanisch gekoppelt ist.
Anordnung nach Anspruch 10, bei der zwischen einer Verbindungsleitung (14) und einer Pilotdruckleitung (35), welche den Pilotdruck zur zweiten Stirnseite (19) des Drosselventilschiebers (17) leitet, ein Pilotdruckminderventil (32) angeordnet ist und die Verbindungsleitung (14) den Druck, der stromabwärts nach oder stromaufwärts vor dem Drosselventil (16) in der Hydraulikleitung (7) herrscht oder einen anderen Hochdruck zum Druckminderventil (32) leitet.
Anordnung nach Anspruch 14, bei der stromabwärts nach dem Pilotdruckminderventil (32) ein Wechselventil (40) angeordnet ist, mit dem ein Ausgang (49) des Pilotdruckdruckminderventils (32) geöffnet oder geschlossen werden kann, wobei gleichzeitig gegengleich eine das Pilotdruckminderventil (32) umgehende Bypassleitung (15) vom Wechselventil (40) geschlossen oder geöffnet werden kann, wobei der Druck in der Verbindungsleitung (14) über die Bypassleitung (15) und die Pilotdruckleitung (35) unvermindert auf die zweite Stirnseite (19) des Drosselventilschiebers (17) leitbar ist.
Anordnung nach Anspruch 15, bei der das Wechselventil (40) durch die Servodrücke, die zur Verstellung der Hydraulikpumpe (4) einsetzbar sind, schaltbar ist.
Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die elastische Kraft, die auf die zweite Stirnseite (19) des Drosselventilschiebers (17) wirkt, einstellbar ist.
Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der das Vorsteuerventil (32, 60) durch einen Aktuator (38) mechanisch, pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch ansteuerbar ist.
Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der der Aktuator (38) ein Proportionalmagnet ist.