DE2337699C3 - Hydrostatisches Getriebe für Hebezeuge - Google Patents

Hydrostatisches Getriebe für Hebezeuge

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Description

Bei Getriebeü der im Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgeführten Gattung (FR-PS 1 531 600) ist an der Ausgangswelle des Hydromotors eine Hallebremse vorgesehen, die bei der Ruheslandslage des Übersetzungsstellhebels eingerückt ist. Am Hydromotor ist ferner eine Lastwaage vorgesehen, an der das von der Last ausgeübte Moment mit dem an der Pumpe erzeugten Antriebsmoment, d.h. dem Gctriebehochclruck. verglichen wird. Im Gleichgewichts/usinnri hei dem der Getriebehochdruck groß genug ist. die Last zu halten, wird ein elektrischer Kreis geschlossen, der die Haltebremse löst und die übersetzungssielleinnchtung für die Fördermenge der Pumpe zum Stillstand bringt.
Bei derartigen hydrostatischen Getrieben treten bei Laständerungen während des Betriebes, wie sie beispielsweise durch eine starke Windbelastung, durch die Leerung eines am Hubhaken eins Windwerkes hängenden Gefäßes oder bei der Übergabe der Last auf ein anderes Hubwerk auftreten, dadurch Störungen auf. daß der im Meßzylinder wirkende Getriebehochdruck eine unerwünschte Geschwindigkeitsänderung an der Last hervorruft. Dies gilt insbesondere bei niedrigen Geschwindigkeiten.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem hydrostatischen Getriebe der gattungsgemäßen Art /u erreichen, daß bei jedem eingestellten Betriebszustand die gewünschte Hebe- und Senkgeschwindigkeil bzw. ein Stillstand der Last trot/: Laständerungen eingehalten wird.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
Es ist zwar bereits bekannt, den Getriebespeisedruck in die Getriebehauptleitungen einzuführen, wobei eine Sperre für das Ausrücken einer Haltebremsc erst dann gelöst wird, wenn ein genügend hoher Druck in den Getriebehauptleitungen erreicht ist, und es ist ferner bereits bei hydrostatischen Getrieben bekannt, neben der grundsätzlich vorhandenen Haupipumpe eine Hilfspumpe vorzusehen, deren Fördermenge im Bedarfsfall in den Hauptkreislauf eingespeist wird, doch stehen diese Merkmale jeweils in einem ganz anderen, bezüglich der Aufgabenstellung völlig abweichenden
Sachzusammenhang.
Beim Erfindungsgegenstand wird mittels der elektro nischen Schalteinrichtung das von der Last erzeugte Moment sowie der im Getriebekreislauf vorhandene Hochdruck gemessen und die beiden Werte miteinander verglichen. Treten bei dem Vergleich Abweichungen des gewünschten Sollwertes au/, wird die von der Hilfspumpe in den Getriebekreislauf eingespeiste Flüssigkeitsmenge bzw. der von dieser Hiifspumpe erzeugte Druck durch eine elektronische Steuerung und ein Druckregelventil verändert. Hierdurch erfolgt eine rasche und genaue Anpassung an jede Änderung der Last, und es können ferner feinfühlige Geschwindigkeitsänderungen, insbesondere bei sehr niedrigen Bewcgungsgescl ■ indigkeiten, erzielt werden, und es können die sehr niedrigen Bewegungsgesehwindigkeiten auch konstant gehalten werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Umeransprüchen aufgeführt. Die dort genannten Merkmale führen unter Gewährleistung einer genauen Arbeitsweise /u einem einfachen und robusten konstruktiven Aufbau.
tin Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachstellend unter Bezugnahme auf die Zeichnung fiäher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 das Schema eines hydrostatischen Getriebes gemäß der Erfindung,
F i g 2 die Verbindung von Hydromotor und Windentrommel eines Hebezeuges in Teildraufsicht.
Das hydrostatische Getriebe weist eine Slellpumpe 2. einen Hydromotor 3 mit unveränderlichem Hub. einen Druckbegrenzer 4, eine Füllpumpe 5 sowie einen Antriebsmotor 6 zum Antrieb der beiden Pumpen 2 und 5 auf. Die Stellpumpe 2 ist mil dem Hydromotor 3 über zwei Leitungen 7 und 8 verbunden, wobei die Leitung 8 die Hochdruckleitung des Getriebes bildet.
Das Geiriebe weist ferner eine von dem Antriebsmotor 6 angetriebene Hilfspumpe 9 auf. die in Richtung eines Flüssigkeilsbehältcrs 10 mittels einer Vorlaufleitung 12 fördert. Eine Leitung 13. in der ein in Richtung der Hochdruckleitung öffnendes Rückschlagventil 14 angeordnet ist. verbindet die Vorlaufleitung 12 mn der Hochdruckleitung 8. Die Vorlaufleitung 12 ist mit einem Servo-Druckbegrenzer 15 bekannter Bauart versehen, mit dem der Querschnitt, durch den die Fördermenge der Hilfspumpe 9 strömt, variiert weiden kann, um in der Vorlaufleitung 12 einen mehr oder weniger starken Gegendruck aufzubauen, so daß ein Teil der Fördermenge der Hilfspumpe 9 in die Leitung 13 abgeleitet werden kann.
Ein elektrischer Steuerkreis 16 des Servo-Druckbegren/ers 15 weist einen Kontakt 17 aul. der normalerweise geöffnet ist und der mit einem elektronischen Schaltwerk 18 verbunden ist. mit dem das Steuern der Phasen der hydrostatischen Equilibrierung und des Anlaufbetriebes der Last erfolgt. Das Schaltwerk 18 ist über einen elektrischen Kreis 19 mit einem Abgreifer 20 verbunden, der den Wert des Widerstandsmomentes infolge der Last 22, die an dem Hubhaken 23 hängt, abgreift. Der Hubhaken 23 wird von einem Kabel 24 getragen, das auf die Windentrommel 25 aufgewickelt ist, die von dem Hydromotor 3 betätigt wird.
Das elektronische Schaltwerk 18 ist ferner durch einen elektrischen Kreis 26 mit einem Getriebe-Hochdruckabgreifer 27 verbunden, der die Größe des Driikkes in der Hochdruckleitung 8 abgreift. Schließlich ist das Schaltwerk 18 noch über eine elektrische Leitung 28 mit einer Betätigungseinrichtung (nicht dargestellt} tür die Haltebremse 29 verbunden.
Wie aus F i g. 2 ersichtlich, ist der Hydromotor 3 mit der Haltebremse 29 auf einer Reaktionsscheibe 30 befestigt, die frei drehbar bezüglich der Ausgangswelle 32 des Hydromotors angeordnet ist. Die Raktionsscheibe 30 ist undrehbar mittels einer Lenkstange 33 genalten, deren eines Ende schwenkbar an der Reaktionsscheibe angelenkt ist und deren anderes Ende auf einem ortsfesten Punkt angelenkt ist, beispielsweise auf einem Bock 34. der fest mit dem Gehäuse 35 eines Reduziergetriebes verbunden ist, das /wischen der Ausgangswelle 32 und der Betätigungswelle 36 der Windentrommel 25 angeordnet ist. Der als Belastungsmesser ausgebildete Abgreifer 20 ist auf der Lenkstange 33 angeordnet.
Das hydrostatische Gelriebe weist ferner eine Getiiebeübersetzungsstelleinrichtung auf, die im dargestellten Ausführungsbeispiel einen Steuerhebel 37 beinhaltet, der über eine Y-förmige Wegbahn bewegt werden kann und vier Hauptstellungen hat, und zwar eine Ruhestellung A entsprechend der Haltestellung bei angezogener Hahebremse. eine Stellung B entsprechend der Haltstellung bei offener Hahebremse. sowie zwei Stellungen C und D entsprechend jeweils der Hubbewegung und der Abwärtsbewegung der Last bei Maxi !!«!geschwindigkeit. Mit seinem oberen Bereich wirkt der Steuerhebel 37 auf einen Kontakt 39 eines elcktri sehen Kreises ein, in dem ein Relais 40 angeordnet ist. das den Kontakt 17 im elektrischen Kreis 16 des Servo-Druckbegren/ers 15 steuert. Darüber hinaus steht der Steuerhebel 37 mit seinem unteren Bereich mit einem Potentiometer 42 in Verbindung, das entsprechend der Stellung des Steuerhebels eine Spannung auf ein clek ironisches Schaltwerk 43 gibt. Dieses zweite elektronische Schaltwerk 4} isi elektrisch einerseits mit einem Servomotor 44 verbunden, der die Neigung der Reaktionsscheibe der Stellpumpe 2 Meueri. und andererseits mn einem tachometnschen Fühle· 45 zum Messen der Drehgeschwindigkeit der Windentrommel 25.
Befindet sich das hydrostatische Getriebe in seiner Ruhestellung und hängt eine Last 22 an dem Hubhaken 23. sind die Kontakte 39 und 17 offen und der Servo-Druckbegrenzer 15 ist ohne Spannung und läßt, drucklos, die gesamte Fördermenge der Hilfspumpe 9 in Richtung auf den Flüssigkeitsbehälter 10 passieren. Ferner hat die Stcllpumpe 2 die Fördermenge Null, und die beiden Eingangs- und Auslaßöffnungen des Hydromotois 3 befinden sich auf Füllungsdruck. Somit sind die von den Abgreifern 20 und 27 abgegriffenen Werte unterschiedlich von denen, die dem hydrostatischen Gleichgewicht der Last entsprechen wurden.
Wird nun der Stellhebel 37 von der Stellung A in die Stellung B geführt, schließt der Kontakt 39 seinen zugeordneten elektrischen Kreis und steuert die Schließung des Kreises 16. in dem sich der Kontakt 17 befindet. Nunmehr wird der Servo-Druckbegrenzer 15 gespeist, und zwar über das Schaltwerk 18 und mit einer Spannung, die proportional der Kraft ist, die von dem Abgreifer 20 auf der Lenkstange 33 gemessen wird und die damit proportional der Größe des Widerstandsmomentes infolge der Last 22 ist. Hierdurch wird der für die Fördermenge der Hilfspumpe 9 freie Querschnitt proportional zu dieser elektrischen Spannung reduziert. Somit wird die zu dem Flüssigkeitsbehälter 10 strömende Fördermenge reduziert und der Druck in den Leitungen 12 und 13 steigt an. Dadurch wird ein Teil der Fördermenge der Hilfspumpe 9 in die Hochdruckleitung 8 des Getriebes abgeleitet. Diese Drucksteigerung nun greift der Abgreifer 27 ab und schickt
den Meßwert zu dem Schaltwerk 18, das ihn dauernd mit dem Wert des Widerstandsmomentes, das der Abgreifer 20 abgreift, vergleicht. Reicht der Druck in der Hochdruckleitung 8 aus. das hydrostatische Gleichgewicht der an dem Hubhaken hängenden Last 22 zu gewährleisten, bewirkt das Schaltwerk 18 über die Leitung 28 das Lösen der Haltebremse 29. In diesem Stadium ist die Last 22 ausschließlich von dem in der Hochdruckleitung 8 herrschenden Druck gehalten, d. h. bei offener Haltebremse.
Es ist hervorzuheben, daß in dieser Phase die Förderleistung der Stellpumpe 2 immer noch Null ist, während die Fördermenge der Hilfspumpe 9 verteilt wird, und zwar einerseits zum Ausgleich der internen Verluste der Stellpumpe 2 und andererseits als Rückfluß zum Flüssigkeitsbehälter 10.
Zum Heben der Last 22 wird der Steuerhebel 37 aus der Stellung B in Richtung auf die Stellung C bewegt. Hierdurch wird die Speisespannung des Servo-Druckbegrenzers 15 über das Schaltwerk 18 in Abhängigkeit ao der Stellung des Läufers des Potentiometers 42 vergrößert. Es erfolgt zunächst eine Reduzierung der zum Flüssigkeitsbehälter 10 fließenden Fördermenge. Demzufolge wird ein wachsender Teil der Fördermenge der Hilfspumpe 9 in die Hochdruckleitung 8 geleitet und as bewirkt die progressive Verlagerung der Last in Hub richtung durch Ingangsetzen der Drehung des Hydro motors 3. Man erhält auf diese Weise eine sehr geringe Hubgeschwindigkeit.
Es ist hervorzuheben, daß in dieser Phase, ebenso wie in der Phase des Haltes bei offener Haltebremse, jegliche Veränderung des Gewichtes der Last 22 über den Abgreifer 20 eine automatische Kompensation der Größe der Fördermenge bewirkt, die in die Hochdruckleitung 8 abgelenkt wird, und demzufolge ein automatisches Einstellen des Druckes, der in dieser Hochdruckleitung 8 herrscht. So wird in dieser Phase der Equilibrierung das hydrostatische Gleichgewicht der Last dauernd, wie auch die Variationen des Gewichtes der Last sein mögen, gewährleistet und in der Anlaufphase der Last wird ihre Verlagerungsgeschwindigkeit automatisch auf den beabsichtigten Wert eingestellt.
In der nachfolgenden Phase bei Verlagerung des Steuerhebels 37 in Richtung auf die Endstellung C wirkt das Potentiometer 42 auf den Servomotor 44 der Stellpumpe 2 ein, die dadurch eine Fördermenge liefert, die sich nach und nach der Fördermenge zufügt, die von der Hilfspumpe 9 stammt, wobei dann nach und nach die Fördermenge der SteHpumpe 2 überwiegend wird. Während dieser Phase schließt der Servo-Druckbegrenzer mehr und mehr den Rückfluß zum Flüssigkeitsbehälter 10. Die Last 22 wird somit mit der gewünschten Geschwindigkeit bis hin zur Maximalgeschwindigkeit verlagert. In üblicher Weise wird im Normalbetrieb die Verlagerungsgeschwindigkeit der Last 22 von dem Schaltwerk 43 geregelt, und zwar in Abhängigkeit einerseits von der Größe der Spannung, die von dem Potentiometer kommt, entsprechend der eingestellten Geschwindigkeit, und andererseits von der Spannung, die von dem tachometrischen Fühler 45 kommt und die der effektiven Drehgeschwindigkeit der Windentrommel 25 entspricht.
Wird der Steuerhebel 37 aus seiner Stellung B auf seine Stellung D zu bewegt, wird die Erregung des Servo-Druckbegrenzers 15 progressiv verringert. Es wird mit anderen Worten ein immer größerer Teil der Fördermenge der Hilfspumpe 9 zum Flüssigkeitsbehälter 10 gelenkt, während ein immer geringerer Teil der Fördermenge in Richtung auf die Hochdruckleitung 8 abgelenkt wird. Hieraus ergibt sich, daß die Last 22 mit einer sehr geringen Absenkgeschwindigkeit verlagert wird. In dieser Phase wirkt, wie auch bei der Hubbewegung, das Potentiometer 42 auf den Servomotor 44 der SteHpumpe 2. die dann eine Fördermenge im Sinne der Lastiibsenkung abgibt.
Im vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Größe des Widerstandsmomentes infolge der Last von einem Abgreifer 20 gemessen, der auf der Lenkstange 33 angeordnet ist. Das Widerstandsmoment kann jedoch auch von jeder anderen Art Abgreifer. Messer, Fühler od. dgl, der sich an einem anderen Ort befinden kann, gemessen werden, insbesondere und vorzugsweise durch einen Abgreifer 46, der zwischen einem Festpunkt 47 und dem entsprechenden Ende 48 des Hubkabels 24 eingeschaltet ist, wie in F i g. 1 angedeutet.
Gemäß einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform kann der Abgreifer 20 auch durch einen Druckmesser ersetzt sein, der auf einem die Lenkstange 33 ersetzenden Kolben angeordnet ist.
Vorstehend wurde der Erfindungsgegenstand bei seinem Fin< \i für den Antrieb einer Hubwinde beschrieben. In gleicher Weise kann der Einsatz für den Anlaufbctrieb von Lasten erfolgen, die in der Haltestellung äußeren Kräften, wie beispielsweise der Windbelastung, der Schwerkraft. Lastveränderungen durch Ausgießen eines Kübels od. dgl, ausgesetzt sind, sowie ferner bei Lasten, die in der Haltestellung durch eine Haltebremse gehalten sind und bei denen jegliches Absen ken oder jegliche Rücklaufbewegung zwischen der Lösung einer Bremse und dem Einsetzen einer motori sehen Wirkung m der gewünschten Richtung vermieden werden muß.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

; Patentansprüche:
1. Hydrostatisches Getriebe für Hebezeuge mit einer Steiipumpe und einem die Last bewegenden Hydromotor, dessen Ausgangsglied mit einer Haltebremse versehen ist, deren Ausrückvorrichtung beim Anlaufbetrieb der Last durch ein Schaltgerät in Tätigkeit gesetzt wird, sobald der Getriebehochdruck einen der Last das Gleichgewicht haltenden Wert (Equilibrierung) erreicht hat, wobei das Getriebe neben den üblichen Zusatzeinrichtungen (Füllpumpe, Druckbegrenzer) eine Hilfspumpe aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest in den Phasen der hydrostatischen Equilibrierung und des Anlaufbetriebes der Last in die Hochdruckleitung (8) ein Teil der Fördermenge der Hilfspumpe (9) eingespeist wird, deren anderer Teil über einen einstellbaren, durch ein elektronisches Schaltwerk (18) gesteuerten Servo-Druckbegrenzer (15) einem Flüssigkeitsbehälter (10) zugeführt wird, wobei das Schaltwerk dauernd den Wert des Widerstandsmomentes der Last mit dem Wert des Getriebehochdrucks vergleicht und die der Getrie behochdruckleitung (8) von der Hilfspumpe züge as speiste Flüssigkeitsmenge über die Betätigung des Druckbegrenzers (15) den Getriebehochdruck in einem die Laständerung kompensierenden Sinn ändert.
2. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfspumpe (9) über eine Vorlaufleitung (12) mit dem Servo-Druckbegrenzer (15) und mit der Hochdruckieitung (8) über ein in Richtung Hochdruckleitung öffnendes Rückschlagventil (14) verbunden ist, wobei ein elektrischer Steuerkreis (16) für den Servo-Druckbegrenzer (15) vorgesehen ist. der einen — von der Getriebeübersetzungsstelleinrichtung betätigbaren - normalerweise offenen Kontakt (17) aufweist und der Wert des Widerstandsmomentes der Last durch einen Abgreifer (.20) ermittelt wird und das mit dem Steuerkreis (16) gekoppelte Schaltwerk (18) mit einem Getriebehochdruck-Abgreifer (27) und mit den Betätigungseinrichtungen für die Hallebremse (29) verbunden ist.
3. Hydrostatisches Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebeübersetzungsstelleinrichtung ein elektronisches Schaltwerk (43) für einen Servomotor (44) der Hydraulikpumpe (2) aufweist sowie einen Steuerhebel (37). in dessen Ruhestellung ein elektrischer Kreis offengehalten wird, der den Kontakt (17) im elektrischen Kreis (16) zur Steuerung des Servo-Druckbegrenzers (15) steuert und daß in jeder Stellung des Steuerhebels (37) zur Betätigung der Getriebeübersetzungsslel'einrichtung ein Potentiometer (42) zur Änderung der Speisespannung eines Steuerkreises betätigt wird, der mit einem zweiten elektronischen Schaltwerk (43) verbunden ist, wobei ein tachometrischer Fühler (45) dem Schaltwerk (43) eine der Geschwindigkeit der Last proportionale Spannung (Istwert) einspeist, die mit der Spannung verglichen wird, die vom Steuerhebel (47) zwecks Einstellung der Pumpenfördermenge auf die gewünschte Geschwindigkeit (Sollwert) vom Potentiometer erzeugt wird.
4. Hydrostatisches Getriebe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgreifer (20) zur Messung des Wertes des Lastwiderstandsmomentes auf einer Einrichtung (33) angeordnet ist. deren eines Ende an einem Festpunkt (34) angeienkt ist und deren anderes Ende an einer Reaktionsscheibe (30) angelenkt ist, die frei drehbar auf der Ausgangswelle (32) des Hydromotors (3) angeordnet ist und die diesen Hydromotor (3) trägt.
5. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgreifer (20) aus einem auf einer Lenkstange (33) angeordneten Belastungsmesser besteht.
6. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsscheibe (30) mit einem Festpunkt über einen Kolben verbunden ist, dem ein Druckmesser zugeordnet ist.
7. Hydrostatisches Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß der Abgreifer (46) zur Messung des Wertes des Widerstandsmomentes infolge der Last zwischen einem Festpunkt (47) und dem entsprechenden Ende eines Hubkabels (24) der Last angeordnet ist.
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