DE102016212389A1 - Hydraulic drive system with smooth running - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Antriebssystem (10; 10') mit einer ersten und einer zweiten Hydromaschine (20; 30), welche über eine erste und eine zweite Verbindungsleitung (40; 50) in der Art eines geschlossenen hydraulischen Kreises miteinander verbunden sind, wobei das Verdrängungsvolumen der ersten und/oder der zweiten Hydromaschine (20; 30) verstellbar ist. Erfindungsgemäß ist zwischen die erste Verbindungsleitung (40) und die zweite Hydromaschine (30) eine erste Ventileinrichtung (41) geschaltet, welche ausschließlich für einen Fluidstrom von der zweiten Hydromaschine (30) zur ersten Verbindungsleitung (40) eine stetig verstellbare erste Blende (42) bildet, wobei eine Steuervorrichtung (14) vorgesehen ist, welche so eingerichtet ist, dass die erste Blende (42) abhängig von dem Förderstrom (Q) der ersten Hydromaschine (20) verstellbar ist.The invention relates to a hydraulic drive system (10, 10 ') comprising a first and a second hydraulic machine (20, 30), which are connected to one another via a first and a second connecting line (40, 50) in the manner of a closed hydraulic circuit the displacement volume of the first and / or the second hydraulic machine (20; 30) is adjustable. According to the invention, a first valve device (41) is connected between the first connecting line (40) and the second hydraulic machine (30), which only has a continuously variable first aperture (42) for a fluid flow from the second hydraulic machine (30) to the first connecting line (40). forms, wherein a control device (14) is provided, which is arranged so that the first orifice (42) is adjustable depending on the flow rate (Q) of the first hydraulic machine (20).
Description
Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Antriebssystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. The invention relates to a hydraulic drive system according to the preamble of claim 1.
Aus dem Stand der Technik sind geschlossene hydraulische Kreisläufe bekannt, bei denen eine erste Hydromaschine über ein erste und eine zweite Verbindungsleitung mit einer zweiten Hydromaschine verbunden sind. Unter einer Hydromaschine soll dabei eine Maschine verstanden werden, die wahlweise als Pumpe und/oder als Hydromotor betrieben werden kann. Die erste Hydromaschine wird von einem Antriebsmotor angetrieben, wobei die zweite Hydromaschine eine weitere Vorrichtung, beispielsweise eine Seilwinde, antreibt. Durch Verstellung der Verdrängungsvolumina der ersten/und oder der zweiten Hydromaschine kann das Übersetzungsverhältnis des hydraulischen Antriebssystems verstellt werden. Closed hydraulic circuits are known from the prior art, in which a first hydraulic machine are connected via a first and a second connecting line with a second hydraulic machine. A hydraulic machine is to be understood as meaning a machine which can be operated selectively as a pump and / or as a hydraulic motor. The first hydraulic machine is driven by a drive motor, wherein the second hydraulic machine drives a further device, for example a cable winch. By adjusting the displacement volumes of the first and / or the second hydraulic machine, the transmission ratio of the hydraulic drive system can be adjusted.
Derartige Antriebssysteme neigen zu Schwingungen, die besonders dann nachteilig sind, wenn die weitere Vorrichtung langsam und feinfühlig bewegt werden soll. Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass derartige Schwingungen vermieden werden. Weiter können die ersten und die zweiten Verbindungsleitungen, die beispielsweise als Rohr- oder Schlauchleitung ausgebildet sind, besonders lang ausgeführt werden, ohne dass es zu Schwingungen kommt. Insbesondere, wenn das Antriebssystem zum Antrieb einer Seilwinde verwendet wird, können sehr schwere Lasten langsam und feinfühlig abgesenkt werden. Weiter hat das erfindungsgemäße Antriebssystem eine hohe Sicherheit hinsichtlich Herabfallen von an die zweite Hydromaschine angeschlossenen Lasten. Such drive systems are prone to vibrations, which are particularly disadvantageous when the other device is to be moved slowly and sensitively. An advantage of the invention is that such vibrations are avoided. Further, the first and the second connecting lines, which are formed for example as a pipe or hose, can be made particularly long, without causing vibrations. In particular, when the drive system is used to drive a winch, very heavy loads can be lowered slowly and sensitively. Furthermore, the drive system according to the invention has a high safety with regard to falling down of loads connected to the second hydraulic machine.
Gemäß Anspruch 1 wird vorgeschlagen, dass zwischen die erste Verbindungsleitung und die zweite Hydromaschine eine erste Ventileinrichtung geschaltet ist, welche ausschließlich für einen Fluidstrom von der zweiten Hydromaschine zur ersten Verbindungsleitung eine stetig verstellbare erste Blende bildet, wobei eine Steuervorrichtung vorgesehen ist, welche so eingerichtet ist, dass die erste Blende abhängig von dem Förderstrom der ersten Hydromaschine verstellbar ist. Hierdurch werden Schwingungen in einem Betriebszustand vermieden, in dem an der zweiten Hydromaschine ziehende Lasten angreifen, die in der zweiten Verbindungsleitung Kavitation verursachen können. Hierbei ist insbesondere an das Absenken einer Last mit einer Seilwinde gedacht, die in Drehantriebsverbindung mit der zweiten Hydromaschine steht. Der Druckabfall an der ersten Blende bewirkt, dass das minimale kompressible Druckfluid in der ggf. langen ersten Verbindungsleitung nicht mehr als Feder eines Feder-Masse-Schwingers wirken kann. Wegen weiterer Details wird auf die Ausführungen zu
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung angegeben. In the dependent claims advantageous refinements and improvements of the invention are given.
Es kann vorgesehen sein, dass die erste Ventileinrichtung für einen Fluidstrom von der ersten Verbindungsleitung zur zweiten Hydromaschine frei durchgängig ist. Hierdurch wird ein reibungsbedingter Energieverlust in einem anderen als dem vorstehend angesprochenen Betriebszustand vermieden, insbesondere beim Anheben einer Last mittels einer Seilwinde. It can be provided that the first valve device for a fluid flow from the first connecting line to the second hydraulic machine is freely continuous. As a result, a friction-induced energy loss is avoided in another than the above-mentioned operating state, in particular when lifting a load by means of a winch.
Es kann vorgesehen sein, dass zwischen der zweiten Verbindungsleitung und der zweiten Hydromaschine eine zweite Ventileinrichtung angeordnet ist, welche ausschließlich für einen Fluidstrom von der zweiten Hydromaschine zur zweiten Verbindungsleitung eine stetig verstellbare zweite Blende bildet, wobei die Steuervorrichtung so eingerichtet ist, dass die zweite Blende abhängig von dem Förderstrom der ersten Hydromaschine verstellbar ist. Hierdurch werden Schwingungen in einem Betriebszustand vermieden, in dem drückende Lasten an der zweiten Hydromaschine angreifen, wobei der Druck in der ersten Verbindungsleitung gegen die genannte drückende Last arbeitet. Hierbei ist insbesondere an das Anheben einer Last mittels einer Seilwinde gedacht, die in Drehantriebsverbindung mit der zweiten Hydromaschine steht. Der Druckabfall an der zweiten Blende bewirkt eine erhebliche Dämpfung dieser Schwingungen. Die Elastizität des Druckfluids in der zweiten Verbindungsleitung beeinflusst das Schwingungsverhalten allenfalls minimal. It can be provided that between the second connecting line and the second hydraulic machine, a second valve device is arranged, which forms a continuously variable second diaphragm only for a fluid flow from the second hydraulic machine to the second connecting line, wherein the control device is arranged so that the second diaphragm is adjustable depending on the flow rate of the first hydraulic machine. As a result, vibrations are avoided in an operating state in which pressing loads on the second hydraulic machine attack, wherein the pressure in the first connecting line operates against said pressing load. Here, in particular, the lifting of a load by means of a winch is thought, which is in rotary drive connection with the second hydraulic machine. The pressure drop across the second orifice causes significant damping of these vibrations. The elasticity of the pressure fluid in the second connecting line influences the vibration behavior minimally at best.
Es kann vorgesehen sein, dass die zweite Ventileinrichtung für einen Fluidstrom von der zweiten Verbindungsleitung zur zweiten Hydromaschine frei durchgängig ist. Hierdurch wird ein reibungsbedingter Energieverlust in einem anderen als dem vorstehend angesprochenen Betriebszustand vermieden, insbesondere beim Absenken einer Last mittels einer Seilwinde. It can be provided that the second valve device for a fluid flow from the second connecting line to the second hydraulic machine is freely continuous. As a result, a friction-induced energy loss is avoided in another than the above-mentioned operating state, in particular when lowering a load by means of a winch.
Es kann ein linearbeweglicher Ventilschieber vorgesehen sein, welcher die erste und die zweite Blende abschnittsweise begrenzt. Die erste und die zweite Ventileinrichtung werden damit von einer gemeinsamen Baugruppe gebildet. Diese ist besonders kostengünstig. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass der gesamte Fluidstrom, der im geschlossenen Kreis umläuft, über die erste bzw. über die zweite Blende fließen kann. Das entsprechende Bremsventil ist daher vorzugsweise sehr groß ausgeführt, damit es geringe Reibungsverluste bzw. Druckverluste aufweist, wenn keine Schwingungsdämpfung notwendig ist. Der genannte Kostenvorteil ist damit besonders groß. It can be provided a linearly movable valve spool, which limits the first and second aperture sections. The first and second valve means are thus formed by a common assembly. This is particularly inexpensive. It should be noted that the entire fluid flow, which circulates in a closed circuit, can flow over the first or the second orifice. The corresponding brake valve is therefore preferably made very large, so that it has low friction losses or pressure losses, if no vibration damping necessary is. The mentioned cost advantage is therefore particularly high.
Es kann vorgesehen sein, dass eine freie Querschnittsfläche der ersten bzw. der zweiten Blende proportional zum Förderstrom der ersten Hydromaschine ist. Hierdurch ergibt sich eine geringe Schwingungsneigung, wobei gleichzeitig Energieverluste vermieden werden. It can be provided that a free cross-sectional area of the first or the second aperture is proportional to the flow rate of the first hydraulic machine. This results in a low tendency to oscillate, at the same time energy losses are avoided.
Es kann vorgesehen sein, dass der Zusammenhang zwischen einer freien Querschnittsfläche der ersten bzw. der zweiten Blende und dem Förderstrom der ersten Hydromaschine unterschiedlich ist, je nachdem, ob die erste Hydromaschine beschleunigt oder verzögert wird. Hierdurch wird dem unterschiedlichen Schwingungsverhalten des hydraulischen Antriebssystems beim Beschleunigen und beim Verzögern derart Rechnung getragen, dass bei einer geringen Schwingungsneigung gleichzeitig Energieverluste vermieden werden. It may be provided that the relationship between a free cross-sectional area of the first and the second orifice and the flow rate of the first hydraulic machine is different, depending on whether the first hydraulic machine is accelerated or decelerated. As a result, the different vibration behavior of the hydraulic drive system during acceleration and deceleration is taken into account such that at a low tendency to oscillate simultaneously energy losses are avoided.
Es kann vorgesehen sein, dass eine freie Querschnittsfläche der ersten bzw. der zweiten Blende maximal ist, wenn der Förderstrom der ersten Hydromaschine großer 60% eines maximalen Förderstroms der ersten Hydromaschine ist. Hierdurch wird der Verstellbereich der ersten bzw. zweiten Blende optimal ausgenutzt, um jeweils eine geringe Schwingungsneigung bei geringen Energieverlusten zu erreichen. It can be provided that a free cross-sectional area of the first or the second orifice is maximum when the flow rate of the first hydraulic machine is greater than 60% of a maximum flow rate of the first hydraulic machine. As a result, the adjustment of the first and second aperture is optimally utilized to achieve a low tendency to oscillate with low energy losses.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: The invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. It shows:
Weiter ist eine zweite Hydromaschine
Die erste und die zweite Hydromaschine
Um dies im Falle des Absenkens der Last
Höchst vorzugsweise wird das Druckfluid an der ersten Blende
Beim Anheben der Last
In der zweiten Verbindungsleitung
Beim Anheben der Last
Hinzuweisen ist noch auf den ersten und den zweiten Drehzahlsensor
Zwischen die erste und die zweite Verbindungsleitung
Der zweiten Ausführungsform liegt die Überlegung zugrunde, dass es nicht zwingend notwendig ist, die erste und die zweite Blende
Mittels der Rückstellfeder
In dem Grundkörper
Der Ventilschieber
Beim Beschleunigen
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- p p
- Vorsteuerdruck pilot pressure
- Q Q
- Förderstrom der ersten Hydromaschine Flow of the first hydraulic machine
- x x
- Hub des Ventilschiebers Stroke of the valve spool
- A A
- freie Querschnittsfläche der ersten Blende free cross-sectional area of the first panel
- 10 10
- hydraulisches Antriebssystem (erste Ausführungsform) hydraulic drive system (first embodiment)
- 10' 10 '
- hydraulisches Antriebssystem (zweite Ausführungsform) hydraulic drive system (second embodiment)
- 11 11
- Antriebsmotor drive motor
- 12 12
- Seilwinde winch
- 13 13
- Last load
- 14 14
- Steuervorrichtung control device
- 15 15
- Tank tank
- 16 16
- Richtung der Schwerkraft Direction of gravity
- 20 20
- erste Hydromaschine first hydraulic machine
- 21 21
- erster Drehzahlsensor first speed sensor
- 30 30
- zweite Hydromaschine second hydraulic machine
- 31 31
- zweiter Drehzahlsensor second speed sensor
- 40 40
- erste Verbindungsleitung first connection line
- 41 41
- erste Ventileinrichtung first valve device
- 42 42
- erste Blende first aperture
- 43 43
- erstes Rückschlagventil first check valve
- 50 50
- zweite Verbindungsleitung second connection line
- 51 51
- zweite Ventileinrichtung second valve device
- 52 52
- zweite Blende second aperture
- 53 53
- zweites Rückschlagventil second check valve
- 60 60
- Bremsventil brake valve
- 61 61
- Ventilschieber valve slide
- 62 62
- Rückstellfeder Return spring
- 65 65
- erster Steuerraum first control room
- 66 66
- zweiter Steuerraum second control room
- 67 67
- erstes Vorsteuerventil first pilot valve
- 68 68
- zweites Vorsteuerventil second pilot valve
- 69 69
- Druckquelle pressure source
- 70 70
- Mitnehmer takeaway
- 71 71
- erster Federteller first spring plate
- 72 72
- zweiter Federteller second spring plate
- 73 73
- Grundkörper des Bremsventils Main body of the brake valve
- 74 74
- erster Kanal first channel
- 75 75
- zweiter Kanal second channel
- 76 76
- dritter Kanal third channel
- 76a 76a
- vierter Kanal fourth channel
- 77 77
- Steuerdeckel control cover
- 78 78
- Gegenseite other side
- 80 80
- Beschleunigungsphase acceleration phase
- 81 81
- Bremsphase braking phase
Claims (8)
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