DE1808791A1 - Anordnung zum UEbertragen von Kraft von zwei Antriebsmaschinen auf einen gemeinsamen Verbraucher - Google Patents

Description

• Anordnung zum uebertragen von Kraft von zwei Antriebsmaschinen auf einen gemeinsamen Verbraucher Unter gewissen Umständen ist es erforderlich, daß ein einziger Verbraucher von einem Paar getrennten Antriebsmaschinen getrieben wird und daß die Antriebskraft gleichmäßig oder in einem festen Verhältnis zwischen den beiden Antriebsmaschinen aufgeteilt wird. Ein besonderer Fall, bei dem diese Anforderung besteht, ist der zweimotorige Kratzbagger, der einen Elevatorlademechanismus aufweist. In diesem Fall ist es erwünscht, daß der Elevator wenigstens in einer Richtung von einer Kraft getrieben wird, die gleichmäßig von den Motoren an den vorderen und hinteren Abschnitten der Maschine abgelei--tet wird, und es ist bisher keine praktische Methode zum Erzielen dieses Ergebnisses bekannt.
• Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Antriebsanordnung zu schaffen, die Kraft in einem vorbestimmten Verhältnis von jeder von zwei Antriebsmaschinen an einen gemeinsamen Verbraucher liefert. Gemäß der Erfindung ist jede Antriebamaschine mit dem Verbraucher durch ein hydrostatisches Getriebe verbunden, das eine Pumpe mit veränderlicher Verdrängung verwendet. Eine Pumpe hat eine handbetätigte Steuerung und die andere ist mit einer Steuerung ausgerüstet, die automatisch die Verdrängung nach Bedarf verändert, um ein im wesentlichen konstantes Verhältnis zwischen den Lastdrücken in den beiden Getriebekreisen aufrecht zu erhalten. Da die Getriebemotoren durch den Verbraucher miteinander verbunden sind und ihre Geschwindigkeiten somit dieselben oder wenigstens proportional sind, ist es offensichtlich, daß die automatische Steuerung dazu dient, ein festes Verhältnis zwischen den von den Antriebsmaschinen abgezogenen Kraftmengen aufrecht zu erhalten, unabhängig von der Drehzahl, mit der jede läuft, oder von der Bewegungsgeschwindigkeit oder der Größe der Last.
• In einer Ausführungsform der Erfindung sind beide Getriebe umkehrbar, und die automatische Steuerung ist wirksam, um die gewünschte Kraftverteilung in beiden Arbeitsrichtungen aufrecht zu erhalten. In einer anderen Ausfahrungsform ist nur das handgesteuerte Getriebe umkehrbar. In diesem Fall arbeitet die Anordnung normalerweise in einer Richtung, aber in der umgekehrten Richtung wird die automatische Steuerung unwirksam gemacht, und das Getriebe mit dem sie verbunden ist, ist unbelastet. Diese Anordnung ermöglicht es, den Verbraucher von einer Maschine anzutreiben, und ist in Fällen, wie z. B. bei dem zweimotorigen Kratzbagger, annehmbar, wo ein großer Unterschied zwischen den Krafterfordernissen in den beiden Bewegungsrichtungen besteht.
• Die Erfindung wird nachfolgend an zwei Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben.
• Darin zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anordnung, die die Kraftverteilung in nur einer Arbeitsrichtung steuert, und Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Anordnung, die die Kraftverteilung in beiden Arbeitsrichtungen steuert.
• Gemäß Fig. 1 wird die Anordnung verwendet, um Kraft gleichmäßig von einem Paar von Motoren 11 und lla zu einem gemeinsamen Verbraucher 12 zu liefern. Der Motor 11 ist mit dem Verbraucher durch ein hydrostatisches Getriebe 13 verbunden, das eine Pumpe 14 mit veränderlicher Verdrängung, einen Motor 15 mit fester Verdrängung und ein Paar Leitungen 16 und 17 einschließt, die die Pumpe und den Motor in einem geschlossenen Getriebekreis verbinden.
• Die Pumpe 14 ist von der über die Mitte hinweg arbeitenden Art (overcenter type) und ist mit einem handbetätigten Verdrängungssteuerhebel 18 ausgerustet, der zwischen Stellungen ftir maximale Verdrängung vorwärts und rückwärts verschiebbar ist, die an gegenüberliegenden Seiten der dargestellten O-Verdrängungsstelle liegen. Der geschlossene Getriebekreis wird durch einen herkömmlichen Erganzungskreis 19 mit Flüssigkeit gefüllt gehalten, der eine Ftillpumpe 21 einschließt, die von dem Motor 11 getrieben wird. Die Drücke in den beiden Seiten des Getriebekreises werden durch einen Entlastungskreis 22 begrenzt, der ein Pendelventil 23 und Hochdruck- bzw. Niederdruck-REckschlagventile 24 bzw. 25 aufweist. Dieser zuletzt erahnte Kreis ist Gegenstand der USA-PatentschriJM 2 961 829.
• Ein Motor 11a ist mit dem Verbrau/eher 12 durch ein hydrostatisches Getriebe 13a verbunden, das dem Getriebe 13 gleich ist mit Ausnahme, daß es eine Nebenleitung 26 einschließt, die von einem gesteuerten Abschaltventil 27 überwacht wird, und ein Verdrängungsateuerhebel 18a seiner Pumpe 14a ist mit einem Anschlag 28, der eine Bewegung über die Mitte hinaus verhindert, und mit einer automatischen Lagesteuerung versehen. Die Steuerung weist einen doppelt wirkenden Motor 29, der gegenüberliegende Arbeitsräume 31 und 32 aufweist, und ein Vierwegventil 33 auf, das den Strom zu und von jedem dieser Räume in Übereinstimmung mit der Differenz zwischen den Drücken in den Getriebeleitungen 16 und 16a steuert. Das Ventil 33 hat eine die Verdrängung- erhöhende Stellung, gegen die es durch eine leichte Peder aedrEckt wird und in der es die Arbeitsräume 31 und 32 mit einer Füllpumpe 21a bzw. mit einem Flüssigkeitz3ammelbehälter 35 verbindet, und eine die Verdrängung verringernde Stellung, in der es diese Anschldsse umkehrt. Zwischen diesen zwei Stellungen ist eine mittlere Uberdeckungsstellung, in der das Ventil 33 den Strom zu und von jedem dieser Räume 31 und 32 blockiert und damit den Motor 29 hydraulisch blockiert. Das Ventil 33 wird durch ein Paar Betätigungsmotoren 36 und 37 mit gleichem Bereich eingestellt, die mit den Leitungen 16 bzw. 16a verbunden sind, wobei der Motor 36 angeordnet ist, um das Ventil 33 in die die Verdrängung erhöhende Stellung zu verschieben, und der Motor 37, um das Ventil in die die Verdrängung verringernde Stellung zu verschieben.
• Wenn die Antriebsanordnung in Betrieb ist und die BediemungsperBan 4<en-Hebelt 18 in eine vordere Lage schiebt, fördert die Pumpe 14 sol zur Leitung 16, und der Druck darin steigt unmittelbar an. Das verursacht, daß der Motor 15 beginnt, eine Drehkraft auf den Verbraucher 12 auf zubringen und ihn in Vorwärtsrichtung anzutreiben.
• Gleichzeitig schiebt der Betätigungsmotor 36, der dem Druck in der Leitung 16 unterworfen ist, das Ventil 33 in seine die Verdrängung erhöhende Stellung. Das Ventil verbindet jetzt die Arbeitsräume 31 und 32 mit der Pumpe 21a und dem Sammelbehälter 35, wodurch der Motor 29 den Hebel 18a in die die Verdrängung erhöhende Richtung bewegt. Infolgedessen beginnt die Pumpe 14a, Öl zu der Leitung 16a zu fördern, und der Motor 15a beginnt, dem Verbraucher 12 eine Drehkraft zuzuführen. Wenn die Verdrängung der Pumpe 14a und infolgedessen der Druck in der Leitung 16a ansteigt, steigt auch die auf das Ventil 33 durch den Motor 37 ausgeübte Sohubkraft. Wenn die Verdrängung ausreichend weit angestiegen ist, um den Druck in der Leitung 16a auf eine Höhe anzuheben, die nur geringfugig größer ist als der in der Leitung 16 vorherrschende, bewegt der Motor 37 des Ventil 33 in seine Überdeckungsstellung und unterbricht den Ölstrom zu dem Arbeitsraum 31. Da die Lastdrücke in den beiden Getriebekreisen jetzt im wesentlichen gleich sind, - die beiden unterscheiden sich nur um einen geringen Betrag, der dem Vorhandensein der Feder 34 zuzuschreiben ist - und die Motoren 15 und 15a Öl in gleicher Menge verbrauchen, da sie gleich sind und mit derselben Drehzahl laufen, ergibt sich, daß die Getriebe 13 und 13a dem Verbraucher 12 gleiche Kraft zuftihren.
• Sollte der Druck in der Leitung 16 ansteigen, beispielsweise infolge eines Anstiegs der Drehzahl des rotors 11 oder der Verdrängung der Pumpe 14, verschiebt der Betätigungsmotor 36 unmittelbar das Ventil 33 aus der tberdekkungsstellung nach links und bewirkt einen weiteren Anstieg der Verdrängung der Pumpt 14a. Die Änderung in der Abgabe der Pumpe 14a hebt den Druck in der Leitung 16a, und wenn die beiden Mastdraoke wieder gleich sind, wird das Ventil 33 in seine uberdeokungsstellung zurückgeschoben und stellt die hydraulische Blockierung am Motor 29 wieder her. Die beiden Getriebe Rühren jetzt wieder im wesentlichen gleiohe Kraftmengen dem Verbraucher 12 zu.
• Wenn die Drehzahl des Motors 11 oder die Verdrängung der Pumpe 14 absinkt, nimmt der Druck in der Leitung 16 ab, und der Betätigungsmotor 37 verschiebt das Ventil 33 sofort in seine die Verdrängung verringernde Stellung. Dadurch öffnet sich ein ZuSührweg von der Füllpumpe 21a zum Arbeitsraum 32, und der Arbeitsraum 31 wird an den Flüssigkeitssammelbehälter 35 angeschlossen. Daher schwenkt der Motor 29 jetzt den Hebel 18a in Gegenuhrzeigerrichtung und verringert die Verdrängung der Pumpe 14a. Wenn die Abgabe der Pumpe 14a ausreichend verringert worden ist, um den Druck in der Leitung 16a im wesentlichen auf die Höhe abzusenken, die dann in der Leitung 16 herrscht, Rühren der Motor 36 und die Feder 34 das Ventil 33 in seine Uberdeckungsstellung zurück und blockieren den Hydraulikmotor 29 wieder hydraulisch. Zu diesem Zeitpunkt ist die von dem Verbraucher 12 benötigte Antriebskraft wieder gleichmäßig zwischen den Motoren 11 und 11a aufgeteilt. Wenn die Bedienungsperson den Hebel 18 in die O-Verdrängungsstellung zurtickfUiirt, arbeitet arbeitet die automatische Steuerung in der soeben beschriebenen Art, um den Hebel 18a in eine Stellung mit sehr kleiner Verdrängung &U bewegen. Die Abgabe der-Pumpe 14a ist jetzt ausreichend, um in der Leitung 16a den Druck aufrecht zu erhalten, der erforderlich ist, um dem Motor 37 die Möglichkeit zu geben, das Ventil 33 in seiner--Überdeckungsstellung gegen die geringe Gegenkraft zu halten, die von der Feder 34 und dem Motor 36 entwickelt wird.
• Wenn die Bedienungsperson den Hebel 18 in eine umgekehrte Stellung bewegt, fördert die Pumpe 14 Öl zu der Leitung 17, und der Motor 15 treibt den Verbraucher 12 und den Motor 15a in der entgegengesetzten Richtung. Der Motor 15a wirkt jetzt als Pumpe und fördert Öl zu der Leitung 16a.
• Da jedoch der Lastdruck in der Leitung 17 das Abschaltventil 27 öffnet, sobald das Getriebe 13 beginnt, umgekehrt zu laufen, wird das von dem Motor 15a geförderte Öl direkt zu seinem Einlaß umgeleitet. Daher läuft das Getriebe 13a leer und übt eine minimale Belastung auf den Motor 11 aus, der jetzt selbst den Verbraucher antreibt. Während dieses Betriebes ist der Druck in der Leitung 16 niedrig, und die automatische Steuerung der Pumpe 14a hält den Hebel 18a in der C;Verdrängungsstellung, die durch den anschlag 28 begrenzt wird. Infolgedessen bt die Pumpe 14a eine minimale Belastung auf den Motor 11a aus.
• In Fällen, wo die Kraftabgabe von beiden Motoren 11 und 11a erforderlich ist, um den Verbraucher 12 in jeder Arbeitsrichtung zu treiben, wird die in Fig. 2 gezeigte Anordnung verwendet. Diese Anordnung unterscheidet sich von der in Fig. 1 gezeigten in vier Punkten: erstens weist ihr Getriebe 13a keine Nebenlaitvmg 26 auf; zweitens kann sich der Verdrängungssteuerhebel 18a der Pumpe 14a über die Mitte hinaus bewegen, um die Strömungsrichtung durch die Pumpe hindurch umzukehren; drittens ist ein Umkehrventil 38, das von dem Druck in der Leitung 17 gesteuert wird, zwischen das Steuerventil 33 und den doppelt wirkenden Motor 29 eingeschaltet; und viertens sind die Betätigungsmotoren 36 und 37 ftir das Ventil 33 mit Hochdruckauslaßkanälen 39 und 39a der Pendelventile 23 bzw. 23a statt mit den Leitungen 16 und 16a verbunden.
• Das Umkehrventil 38 wird durch eine Feder 41 in die dargestellte vordere Stellung gedrückt, in der es dieselben Verbindungen zwischen Betriebskanälen 42 und 43 des Ventils 33 und den Arbeitsräumen 31 und 32 desMotors 29 herstellt, wie sie in Fig. 1 verwendet werden, und die Feder ist so bemessen, daß sie das Ventil in dieser Lage gegen den niedrigen Druck hält, der in der Leitung 17 während des Vorwärtsbetriebes besteht.
• Wenn die Anordnung gemäß Fig. 2 den Verbraucher 12 in Vorwärtsrichtung antreibt, verbinden die Pendelventile 23 und 23a die Kanäle 39 und 39a und infolgedessen die Betätigungsmotoren 36 und 37 mit den Leitungen 16 bzw.
• 16a, und das Umkehrventil 38 nimmt seine-dargestellte Lage ein. Daher teilt die Anordnung die Antriebskryft zwischen den Motoren 11 und 11a auf genau dieselbe Weise wie die Anordnung gemäß Fig. 1. Wenn der Verbraucher 12 jedoch in der umgekehrten Richtung angetrieben wird, ist die Arbeitsweise der beiden Anordnungen völlig unterschiedlich. Wenn der Steuerhebel 18 in Fig. 2 in eine umgekehrte Lage verschoben wird und der Druck in der Leitung 17 ansteigt, verbindet das Pendelventil 23 automatisch den Betätigungsmotor 36 mit der Leitung 17. Daher bewegt sich das Ventil 33 sofort nach links in seine die Verdrängung erhöhende Lage. Gleichzeitig verschiebt der jetzt in der Leitung 17 herrschende hohe Druck das Ventil 38 in seine umgekehrte Lage. Infolgedessen werden die Arbeitsräume 32 und 31 mit der Füllpumpe 21a bzw.
• mit dem Sammelbehälter 35 verbunden, und der Motor 29 verschiebt den Hebel 18a im Gegenuhrzeigersinn aus der dargestellten O-Verdrängungslage Das verursacht, daß die Pumpe 14a Öl zu der Leitung 17a fördert. Der Druck in der Leitung 17a ist jetzt etwas höher als der Druck in der Leitung 16a, so daß das Pendelventil 23a sich nach rechts verschiebt und den Betätigungsmotor 37 mit der Leitung 17a verbindet. Wenn die Verdrängung der Pumpe 14a ausreichend erhöht worden ist, um den Druck in der Leitungl7a annähernd auf die Höhe anzuheben, die in der Leitung 17 vorherrscht, verschiebt der Motor 37 das Ventil 33 in seine überdeckungsstellung und veranlaßt es dadurch, den Motor 29 hydraulisch zu blockieren. Wie im Falle des Vorwärtsbetriebes regelt die automatische Steuerung stetig den Ausgang der Pumpe 14a nach Bedarf, um die Lastdrücke in den beiden Getrieben 13 und 13a im wesentlichen gleich zu halten und stellt dadurch sicher, daß die Antriebskraft gleichmäßig zwischen den Motoren 11 und 11a aufgeteilt wird.
• Obwohl hier angenommen wird, daß jede der dargestellten Anordnungen so konstruiert ist, daß sie die auf die beiden Motoren aufgebrachten Krafterfordernisse ausgleicht, sollte verständlich sein., daß sie konstruiert werden können, um jedes angemessene Verhältnis zwischen diesen Erfordernissen aufrecht zu erhalten. Andere Verhältnisse als 1 : 1 können geschaffen werden durch Verwendung von Antriebsmotoren 15 und 15a mit unterschiedlichen Verdrängungen oder durch Verwendung von Betätigungsmotoren 36 und 37 mit verschiedenen wirksamen Bereichen oder durch beide diese Techniken.

Claims (5)

P a t e n t a n s p r ü c h e :

1. Anordnung zum Übertragen von Kraft von zwei Antriebsmaschinen auf einen gemeinsamen Verbraucher, gekennzeichnet durch a. ein Paar hydrostatische Getriebe (13, 13a), von denen jedes einen Motor (15 oder 15a), der zum Treiben des Verbrauchers (12) angeschlossen ist, eine Pumpe (14 oder 14a) mit veränderlicher Verdrängung, die von einer oder der anderen der Antriebsmaschinen (11, 11a) getrieben wird und erste und zweite Leitungen (16, 17 oder 16a, 17a) einschließt, die die Pumpe und den Motor in einem geschlossenen Kreis verbinden; b. eine erste Steuereinrichtung (18) zum Verändern der Verdrängung der Pumpe (14) des ersten Getriebes (13) und c. eine zweite Steuereinrichtung (18a, 21a, 28, 29, 33 bis 37 oder 18a, 21a, 23, 23a, 29, 33 bis 38), die auf die Lastdrücke in den beiden geschlossenen Kreisen (16, 17 und 16a, 17a) anspricht, um die Verdrängung der Pumpe (14a) des zweiten Getriebes (13a) nach Bedarf zu verändern, um ein vorbestimmtes Verhältnis zwischen diesen Drücken aufrecht zu erhalten.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß a. die erste Steuereinrichtung (18) die Pumpe (14) des ersten Getriebes (13) veranlassen kann, wahlweise entweder zu der ersten (16) oder der zweiten Leitung (17) des zugehörigen geschlossenen Kreise zu fördern; b. die zweite Steuereinrichtung (18a, 21a,'28, 29, 33 bis 37) nur auf die Drücke in den ersten Leitungen (16, 16a) der beiden geschlossenen Kreise anspricht und die Pumpe (14a) des zweiten Getriebes (13a) veranlassen kann, nur zu der ersten Leitung (16a) des zugehörigen geschlossenen Kreises zu fördern, und c. das zweite Getriebe (13a) eine Nebenleitung (26), die die ersten (16a) und die -zweiten Leitungen (17a) verbindet, und ein Abschaltventil (27) einsohließt, das automatisch die Nebenleitung öffnet und schließt, wenn die Pumpe (14-) des ersten Getriebes zu den zweiten (17) bzw. den ersten (16) Leitungen fördert.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch -gekennzeichnet, daß a. jede Steuereinrichtung (18 und 18a, 21a, 23, 23a, 29, 33 bis 38) die zugehörige' Pumpe (14 oder 14a) veranlassen kann, wahlweise entweder zu der ersten (16 oder 16a) oder der zweiten Leitung (17 oder 17a) des zugehörigen' geschlossenen Kreises zu fördern, und b. die zweite Steuereinrichtung auf die Drücke in den beiden ersten Leitungen (16, 16a) oder auf die Drücke in den beiden zweiten Leitungen (17, 17a) anspricht in Abhängigkeit davon, welcher Satz von Leitungen unter höherem Druck steht.

4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Steuereinrichtung a. ein Verdrängungssteuerelement (18a), das'z;wischen Stellungen von Null- und maximaler Verdrängung bewegbar ist; b. einen Fliissigkeitsdrucksteuermotor (29) zum Einstellen des Verdrängungssteuerelementes; c. eine Quelle (21a) für Steuerflüssigkeit unter Druck und einen Slüssigkeitssammelbehälter (35); d. ein Steuerventil (33) zum wahlweisen Verbinden des Steuermotors mit der Quelle und dem Sammelbehälter und e. gegenüberliegende Plüssigkeitsdruckmotoren (36, 37) einschließt, die jeweils mit den ersten Leitungen (16, 16a) der beiden geschlossenen Kreise verbunden und zum Betätigen des Steuerventils angeordnet sind.

5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Steuereinrichtung a. ein Verdrängungssteuerelement (18a), das zwischen maximalen Verdrängungsstellungen an gegen überliegenden Seiten einer Null-Verdrängungsstellung bewegbar ist, um die Menge und die Richtung des Stromes durch die Pumpe (14a) zu verändern; b. einen doppelt wirkenden Plüssigkeitsdrucksteuermotor (29) zum Einstellen des Verdrängungssteuerelementes; c. eine Quelle (21a) für Steuerflüssigkeit unter Druck und einen Flüsslgeitssammelbehälter (35); d. ein Steuerventil (33), das ein Paar Betriebskanäle (42, 43) einschließt und eine erste Stellung, in der ein Kanal (42) mit der Quelle (21a) und der andere Kanal (43) mit dem Sammelbehälter (35) verbunden ist, eine zweite Stellung, in der die Anschlüsse zwischen den Betriebskanälen und der Quelle und dem Sammelbehälter umgekehrt sind, und eine Mittelstellung hat, in der die Kanäle voneinander und von der Quelle und dem Sammelbehälter isoliert sind; e. gegenüberliegende Flüssigkeitsdruckbetätigungsmotoren (36, 37), die so verbunden sind, daß sie das Steuerventil aus der Mittelstellung in entgegengesetzte Richtungen verschieben; f. Pendelventile (23, 23a) zum Verbinden eines Betätigungsmotors (36) mit derjenigen der ersten und zweiten Leitungen (16, 17) des ersten Getriebes (13), die unter dem höheren Druck steht, und zum Verbinden des anderen Betätigungsmotors (37) mit derjenigen der ersteind zweiten Leitungen (16a, 17a) des zweiten Getriebes (13a), die unter dem höheren Druck steht, und g. ein Umkehrventil (38) aufweist, das zwischen die Betriebskanäle (42, 43) des Steuerventils (33) und den doppelt wirkenden Motor (29) eingeschaltet und wirksam ist, um die beiden Kanäle mit entgegengesetzten Seiten des Motors zu verbinden, wenn die Pumpe (14) des ersten Getriebes zur ersten Leitung (16) fördert, und die Verbindungen zwischen dem Motor (29) und den Kanälen (42, 43) umzukehren, wenn die Pumpe. zur zweiten Leitung (17) fördert.

L e e r s e i t e