DE1987100U - Hydraulische Antriebsvorrichtung mit mehreren in Reihe geschalteten, nur hydraulisch miteinander verbundenen Flüssigkeitsmotoren - Google Patents

Description

DR₁-INe-ULRtOHKNOBLAUCH ■ . -. .·'-/

PATENTANWALT e Frankfurt/main ι, den -| _# April 1968

KOHHORNSHOf=WEe 1O POSTSCHECK-KONTO FRANKFURT/M. 3425

DRESDNER BANK, FRANKFURT/M. SS3 702 TELEFON: 59Ό2Ο7

TELEQRAMM: KNOPAT

D 32 935/88b Gbm
Danfoss A/S

™!,- Τ^* ^{^^h!mwe- ^9na Scnutionspri W-β» «itettf einweichte s.e «eich» /on d» to« ung der Ursprüngen Reichten Unterlegen ob. Die rechfliche Blutung der Abweichuno Ss, nfchi geprüft Ursprung ch einlernen Unterlagen befinde, ₃ich ir> des AmfsoWen. Sie können Jederzeit ohne K

Hydraulisehe Antriebsvorrichtung mit mehreren in Reihe geschalteten, nur hydraulisch miteinander verbundenen !Flüssigkeitsmotoren

Die Neuerung betrifft eine hydraulische Antriebsvorrichtung mit mehreren in Reihe geschalteten, nur hydraulisch miteinander verbundenen llüssigkeitsmotoren, die je mit einer Umgehungsleitung mit einer druckabhängig gesteuerten Yentilanordnung versehen sind, die den Druckabfall an den Motoren konstant und vorzugsweise einander gleich zu halten versucht und je einen in einem Zylinder verschiebbaren Yentilkolben aufweist, der kraftschlüssig mit dem benachbarten Kolben verbunden ist.

Im allgemeinen ist es erwünscht, daß die Motoren mit gleicher Drehzahl, gleichem Drehmoment und gleicher Leistung arbeiten (Gerädeausfahrt.beim fahrzeug), während aber eine Anpassung an andere Drehzahl-, Drehmoment- und Leisbungsverhältnisse möglich sein soll (Kurvenfahrt beim Fahrzeug)-. Es bereitet bereits Schwierigkeiten, den Motoren gleiche Drehzahl zu verleihen, weil auch bei Motoren der gleichen Serie die Leckölverluste unterschiedlich sein können. Dies ist nicht nur eine frage der Herstellungsgenauigkeit sondern auch der Anordnung innerhalb der Reihenschaltung. Wenn die Motoren beispielsweise mit einer üblichen Lecköl-lbflußleitung versehen sind, hat der mit dem höchsten Druck beaufschlagte Motor normalerweise die höchsten Leckölverluste.

■y : . u

Hoch schwieriger wird das Problem allerdings, wenn die zweite Forderung gestellt ist, daß zeitweilig, und zwar nur in Abhängigkeit von äußeren Betriebsbedingungen,, auch unterschiedliche Betriebsweisen bei den Motoren der Reihenschaltung möglich sein sollen.

Es sind bereits Schaltungen der eingangs beschriebenen Art bekannt/ bei denen zwei voneinander getrennte Zylinder mit je einem Kolben versehen und die beiden Kolben kraftSchlussig miteinader verbunden sind. Die Kolben bilden einen Yentilschieber«, Die Räume zu beiden Seiten je eines Kolbens sind mit der Leitung zu beiden Seiten je eines Motors verbunden. Hierdurch ergibt sieh ein komplizierter Aufbau mit mindestens vier Zuleitungen und zwei voneinander getrennten Zylinderräumene

Der Heuerung liegt die Aufgabe zugrunde, das Problem auf einfachere Weise zu Jösen.,

Dies geschieht neuerungsgemäß dadurch* daß die Kolben in einem gemeinsamen Mehrfachzylinder untergebracht sind«, ihre Stirnflächer ein Größenverhältnis haben, das dem Druckstufenverhältnis vor und zwischencfeii Motoren entspricht, und im Raum der der kleineren Stirnfläche zugeordnet ist, der Zuleitungsdruck, im Raum, der der größeren Stirnfläche zugeordnet ist, der Druck zwischenden Motoren und im Raum der den einander zugewandten kleineren und größeren Stirnflächen zugeordnet ist, der Ableitungsdruck herrschi

Bei dieser Anordnung stehen die beiden Zylinderräume miteinander in Verbindung; eine Abdichtung ist zwischen ihnen nicht erforderlich. Außerdem benötigt man nur drei Yerbindungsleitungen zwischen^Len Zylinderräumen und den Motoranschlußleitungen ο

Trotzdem ergibt sich, die gewünschte Betriebsart- Im Normalbetrieb werden die geforderten Druckverhältnisse dadurch aufrechterhalten, daß über mindestens eine Umgehungsleitung eine solche Druckflüssigkeitsmenge geführt wird, daß die Leckverluste ausgeglichen sind» Infolgedessen laufen alle Motoren, wenn sie vom gleichen Typ sindj mit der gleichen Drehzahl,, dem gleichen Drehmoment und geben die gleiche Leistung ab*

Wird einer der Motoren durch die äußeren Einflüsse zu einer langsameren Drehzahl gezwungen (inneres Rad eines Fahrzeuges bei Kurvenfahrt), so hindert dieser Motor bei einer normalen Reihenschaltung die übrigen Motoren an der Beibehaltung ihrer Drehzahl» Bei der erfindungsgemäßen Ausgleichsschaltung dagegen strömt genügend Flüssigkeit über den Umgehungskanal, der den langsamer laufenden Motor überbrückt5 weirdie Ventilanordnung diesen Kanal weit genug geöffnet hatj um der Bedingung des gleichen Druckabfalls an den einzelnen Motoren möglichst nahe zu kommen» Die Schaltung wirkt daher in ähnlicher Weise wie ein· mechanisches Ausgleichsgetriebe.

Sodann können die Umgehungskanäle einen solchen Drosselwiderstand besitzen,, daß der Drehzahlunterschied zwischen den Motoren auf einen vorgegebenen Wert begrenzt ist» Dieser Wert ist durch den Drosselwiderstand beliebig einstellbar« Ir kann beispielsweise 10 U/min betragen. Diese Maßnahme wirkt als Differentialsperre, wie sie auch/feei mechanischen Ausgleichsgetrieben bekannt ist„ Diese Differentialsperre verhindert einen Betriebszustand ₉ bei dem ein Motor j der keinen.. Widerstand findet-, mit großer Geschwindigkeit durchdreht, während alle anderen Motoren stehen bleiben und keine Leistung abgeben»

Die lersning läßt sich auch auf Motoren anwenden^ die in beiden Drehrichtungen antreibbar sind« In diesem Falle empfiehlt es sich die Leitung vor und hinter den Motoren über antiparallel geschaltete Rückschlagventile mit dem der kleineren Stirnfläche zugeordneten Raum und mit dem der größeren Stirnfläche zugeordneten Raum zu verbinden. Me Rückschlagventile sperren die jeweils unnötigen Verbindungsleitungen*

Sodann bringt es Vorteile, einen Umschalter vorzusehen? der die Motoren wahlweise in Reihe oder parallel schaltet und der außerde] bei der Parallelschaltung denjenigen Stutzen der Ventilanordnung sperrt, der bei der Reihenschaltung mit dem Punkt zwischen den Motoren verbunden ist. Hieraus ist erkennbar, daß die -"Umgehungsleitungen mit der Ventilanordnung im übrigen unverändert eingeschaltet bleiben können., da sie durch die Abtrennung von dem Ptinkt zwischen cfeii Motoren vollständig unwirksam gemacht sindo

ein Fahrzeug mit Allradantrieb empfiehlt es sieh, daß jeweils die Motoren für Radpaare in^er zuvor erwähnten Weise geschaltet und alle Motoren von einer gemeinsamen Pumpe mit nachgesehaltetem Mengenteiler angetrieben sind« Auf diese Weise ist sichergestellt daß alle vier Räder das gleiche Antriebsdrehmoment erhalten, wobei innerhalb jedes Paares Drehzahlun.ljerschiede durch die Differentialwirkung der Ausgleichsschaltung berücksichtigt werden.

Die leuerung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert» Es zeigen?

Figa 1 ein Schaltbild mit schematischer Darstellung der Ventilanordnung und der Umgehungskanäle,

Fig. 2 eine Schaltung, die durch einen Umschalter ergänzt ist, im Reihenbetrieb und

Fig. 3 die gleiche Schaltung im Parallelbetrieb und

Fig. 4 eine achematisehe Schaltung für einen Vierradantrieb mit einer einzigen Pumpe«,

Xn fig. 1 sind ζwei Motoren 1 und 2 in Heine geschaltet. Die Druckflüssigkeit wird am Punkt 3 zugeführt und am Punkt 4 abgeführt. Wenn der gesamte Druckabfall an beiden Motoren P ist₅ sollte am Punkt 5 zwischen den beiden Motoren P/2 herrsehen« Dieser Betriebszustand ist durch die vollausgezogenen Pfeile dargestellt Wird die Druckflüssigkeit in umgekehrter Richtung zugeführt ₉ was durch einen einfachen V<erw^egeumschalter geschehen kann^ gelten die gestrichelt gezeichneten Pfeile. Beide Motoren sind mit einer Lecköl-Abflußleitung 6 bzw« 7 versehen.

Die Neuerung befaßt sich mit der Ausgleichsschaltung 8 die von einem gestrichelten Rahmen umgeben ist. In einem Gehäuse 9 sind zwei Kolben 10 und 11 verschiebbar untergebracht» Die Querschnitts flächen der beiden Kolben verhalten sich wie 1s2. Der Raum 12 an der freien Stirnfläche des Kolbens 10 ist über eine Leitung 13 mit dem Zuleitungsdruck verbunden« Ein Raum 14 im mittleren Bereich ist über eine leitung 15 mit der Jeweiligen AbfMleitung verbunden. Der Raum 16 an der freien Stirnfläche des Kolbens 11 ist über eine Leitung 17 mit dem Punkt 5 zwisehend.en beiden Motoren verbunden. Eine erste Umgehungsleitung 18, deren Mündung 19 von der Stirnkante des Kolbens 10 übersteuert wird? vermag die Räume 12 und 16 miteinander zu verbinden. Eine zweite Umgehungsleitimg 20, deren Mündung 21 von der Stirnkante des Kolbens 11 übersteuert wirdj vermag den Raum 16 mit dem Raum 14 bzw., der Abflußleitung 15 zu verbinden. Vier Rückschlagventile 22-25 Korgen dafür* daß in Abhängigkeit von der Richtung der Druckflüssigkeit durch die Motoren Jeweils automatisch die Leitung 13 mit der Hoehdruckseite und die Leitung 15 mit der Hieda-druckseite verbunden ist»

Im Gleichgewichtsbetrieb, bei dem beide Motoren mit der gleichen Drehzahl und dem gleichen Drehmoment umlauf en_? hat die Ventilanordnung die veranschaulichte Stellung/ bei der beide Umgehungskanäle 18 und' 20 gesperrt sind. Wenn der Motor 1 einen höheren Leckverlust hatj erhält der Motor 2 eine zu geringe Druckflüssigkeit smenge₅ um mit der gewünschten Drehzahl laufen zu können. Der Druck am Punkt 5 sinkt unter P/2® Demzufolge überwiegt der Druck auf dem Kolben 1O₉ so daß die ganze Anordnung in der Zeichnung nach rechts verschoben wird« Hierdurch öffnet sich der Umgehungskanal 18 und läßt die -fehlende Druckflüssigkeit unter Umgehung des Motors 1 vom Punkt 3 zum Punkt 5 hindurchi Diese Betrachtungsweise gilt auch«, wenn das Lecköl nicht über die Leitungen 6 und7 abfließt, sondern lediglichj, ohne Arbeit zu leisten* innerhalb der Motoren von der Druck- zur Hiederdruckeeite fließt»

Wenn der Motor 1 gezwungen wird,, langsamer zu laufen,, ergibt sich wiederum ein größerer Druckabfall zwischen den Punkten 3 und 5 als zwischen den Punkten 5 und 4® Demzufolge strömt über die Umgehungsleitung 18 so viel Druckflüssigkeit naehj daß der Druckabfall an beiden Motoren sich wieder P/2 näherte Allerdings hat die Leitung 18 einen vorgegebenen Drosselwiderstand derart«, daß der Drehzahlunterschied zwischen den beiden Motoren ei nen vorgegebenen Wert nicht überschreiten kann*

Die gleiche Betrachtungsweise gilt? was keiner näheren Erläuterung bedarf, auch dann;, wenn der Motor 2 einen höheren Leckverlust hat oder zum langsameren Lauf gezwungen wird» Es ergibt sich aucM keine grundsätzliche Änderung der Betriebsweise, wenn der Druck nicht beim Punkt 3 sondern beim Punkt 4 zugeführt wird.

Bei den Figuren 2 und 3 ist zusätzlich zu den bereits beschriebenen Elementen noch ein Umschalter 26 vorgesäien» Dieser Umschalter verbindet die Zuleitungen 27 und 28 wahlweise derart mit den Motoren 1 und 2, daß diese in Reihe (Fig. 2) oder parallel (lig.3) geschaltet sind«. In der Reihenschaltung laufen die Motren

im Vergleich zur Parallelschaltung mit der doppelten Drehzahl uii. dem halben Drehmoment. Der Umschalter besitzt Verbindungsleitungen 29 und 30 sowie Abschlußleitungen 31 und 32. In Pig» dient die Verbindungsleitung 29 dazu, die Motoren 1 und 2 in Reihe zu schalten und den Punkt 5 mit der Ausgleichsschaltung 8 zu verbinden. In Pig» 3 wirken die Verbindungsleitungen 29 und zusammen, um die lärallelschaltung zur bewirken_s während eine Abschlußleitung 32 die mittlere Zuleitung zur Ausgleichsschaltung 8 sperrt. Beachtenswert ist hierbei, daß die Ausgleichssehaltung auch in> der Parallelschaltung mit den Punkten 3 und 4 verbunden bleiben kann, ohne daß hierdurch Betriebsschwierigkeiten auftreter

In Fig» 4 sollen vier Motoren 1 und 2 sowie 1^f und 2' die vier Räder eines allradgetriebenen Jahrzeuges antreiben- Die beiden Motorenpaare 1,2 und 1 *,2· werden entsprechend den Mg₀ 2 und 3 über einen Umschalter 26 bzw. 26' und eine Ausgleichsschaltung 8 bzw 8' an eine gemeinsame Pumpe 33 angeschlossen. Zwei Mengenteiler 34 und 35 sorgen dafür, daß die beiden Motorenpaare mit der gleichen Druckflüssigkeitsmenge versorg^ werden» Im übrigen ist die Schaltung nach den üblichen hydraulischen G-esiähtsp^nkten ausgelegt. Von den verschiedenen benötigten Sieherungsventilen sind lediglich zwei Überdruckventile 36 und 37 veranschaulicht. Bs kann außerdem ein Drehrichtungs-Umschalter vorgesehen sein usw. . ·

Die angegebene Ausgleichsschaltung eignet sich auch für Reihenschaltungen von unterschiedlichen Motorentypen, die dann mit verschiedener Geschwindigkeit umlaufen^ In diesem Fall muß der Punkt 5 auf einem diesen Bedingungen entsprechenden konstanten Druckwert gehalten werden.

Claims (5)

Neue Schutzansprüehe;

1. Hydraulis ehe Antriebsvorrichtung mit melireren im Reihe geschalteten, nur hydraulisch miteinander verbundenen !Flüssigkeit smotoren, die je mit einer Umgehungsleitung mit einer druckabhängig gesteuerten Ventilanordnung versehen sind, die den Druckabfall an den Motoren konstant und vorzugsweise .:..-.,-einander gleich zu halten versucht und ~je einen in einem Zylinder verschiebbaren Ventilkolben aufweist, der kraftschlüssig mit dem benachbarten Kolben verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (10,11) in einem gemeinsamen Mehrfachzylinder umgebracht sind, ihre Stirnflächen ein G-rößenverhältnis haben, das dem Druckstufenverhältnis vor und zwischen den Motoren (1,2) entspricht, und der Raum (12), der der kleineren Stirnfläche zugeordnet ist, mit der Zuleitung, der Saum (16) der der größeren Stirnfläche zugeordnet ist, mit dem Punkt zwischen den Motoren und der Raum (H), der den einander zugewandten kleineren und größeren Stirnflächen zugeordnet ist, mit der Ableitung verbunden ist.

2. Hydraulische Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung'vor (3) und hinter (4) den Motoren (1,2) über antiparallel geschaltete Rückschlagventile (22-25) mit dem der kleineren Stirnfläche zugeordneten Raum (12) und mit dem der größeren Stirnfläche zugeordneten Raum (16) verbunden ist.

-2

3. Hydraulische Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umgehungskanäle (18,20) einen solchen Drosselwiderstand besitzen, daß der Dreh&ahlunterschied zwischen den Motoren (1,2) auf einen vorgegebenen Wert begrenzt ist. · ■

4. Hydraulische Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß ein Umschalter (26) vorgesehen ist, der die Motoren (1,2) wahlweise in Reihe oder parallel schaltet und der außerdem bei der Parallelschaltung denjenigen Stutzen (32) der Ventilanordnung sperrt, der bei der Reihenschaltung mit dem Punkt zwischen den Motoren verbunden ist. ■

5. Hydraulische Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 für ein Fahrzeug mit Allradantrieb, dadurch gekenn-r zeichnet, daß jeweils den Motoren (i,2f1',2^!) für Radpaare ein gemeinsamer Mehr.fachzylinder und allen Motoren eine gemeinsame Pumpe (33) mit nachgeschaltetem Mengenteiler (34,35) zugeordnet sind.