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Hydrostatisches Antriebssystem mit einem an eine Drucknetz-
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leitung angeschlossenen Verbraucher hydraulischer Energie Die Erfindung
bezieht sich auf ein hydrostatisches Antriebssystem mit einer Drucknetzl eitung,
in der Druckmittel unter vorgegebenem Druck ansteht und geführt wird, und mit einem
an diese Drucknetzleitung angeschlossenen Verbraucher hydraulischer Energie und
mit einer Steuereinrichtung für die Bewegungsgeschwindigkeit dieses Verbrauchers.
Die Erfindung betrifft somit auch eine Steuereinrichtung zum Steuern der Bewegungsgeschwindigkeit
eines an eine Drucknetzleitung angeschlossenen Verbrauchers hydrostatischer Energie,
wobei bei diesem Verbraucher hydraulischer Energie das Verhältnis zwischen zugeführtem
Druck und Kraft auf der Abtriebsseite konstant ist, wobei insbesondere dieser Verbraucher
ein Zylinder-Kolben-Aggregat mit einem in einem Zylinder linear verschiebbaren Kolben
mi t konstanter Kolbenfläche ist oder ein Schwenkkolben, der in einem entsprechenden
zylinderscheibenförmigen Druckraum, dessen Zylinderwand koaxial zur Schwenkachse
ist, verschwenkbar ist.
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Bei einem bekannten System zur Steuerung eines an eine Drucknetzleitung
angeschlossenen,bezüglich des Verdrängungsvolumens pro Umdrehung einstellbaren Verbrauchers
hydrostatischer Energie wird ein zur Bewegungsgeschwindigkeit desselben proportionaler
Steuerstrom erzeugt und wird ein zweiter, willkürlich gesteuerter Steuerstrom erzeugt
und wird der Differenzwert zwischen diesen beiden Steuer strömen auf das Stellorgan
des einstellbaren Verbrauchers hydrostatischer Energie gegeben. Wenn der Verbraucher
bezüglich des Verdrängungsvolumens pro Wegeinheit nicht einstellbar ist, wird in
einer daraus abgeleiteten Steuereinrichtung mit dem Steuersignal eine einstellbare
Drosselstelle betätigt. In diesem Falle wird zur Erzeugung des ersten Steuerstromes
neben dem Zylinder ein zweiter Zylinder angeordnet, in dem ein mit dem Zylinder
des Verbrauchers hydrostatischer Energie zu gemeinsamer Bewegung zwangsläufig gekuppelter
Steuerstrom-Erzeugerkolben verschiebbar ist (DE-OS 27 39 968). Ist der Verbraucher
ein bezüglich des Hubvolumens pro Umdrehung einstellbarer Hydromotor, so wird durch
Verändern des Hubvolumens pro Umdrehung das Verhältnis zwischen Druck in der Zufuhrleitung
und Kraft auf der mechanischen Abtriebsseite, das heißt Drehmoment an der Abtriebswelle
geändert. Somit kann durch Einstellen des Hubvolumens pro Umdrehung das Drehmoment
an der Abtriebswelle auf das vom Verbraucher mechanischer Energie aufgenommene Drehmoment
eingestellt werden. Bei einem in einem Zylinder verschiebbaren Kolben kann das Verhältnis
zwischen Druck und-Ko.lbenkraft nicht geändert werden. Zum Steuern der Bewegungsgeschwindigkeit
eines in einem Zylinder verschiebbaren Kolbens war deshalb bisher nur bekannt, den
Strom des dem Zylinder zufließenden Arbeitsmediums durch Drosseln zu beeinflussen.
Drosseln bedeutet aber Energieverlust und darüberhinaus Erhitzung des flüssigen
Arbeitsmediums, welche zur Folge hat, daß aufwendige Maßnahmen zur Abführung der
Wärme ergriffen wer-
den müssen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bewegungsgeschwindigkeit
eines in einem Zylinder verschiebbaren Kolbens mit möglichst geringem Energieverlust
und insbesondere unter Vermeiden des an einer im Hauptstrom angeordneten Drosselstelle
auftretenden Energieverlustes zu steuern.
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Diese Aufgabe wird bei einem Antriebssystem der eingangs genannten
Art, bei dem der Verbraucher ein solcher ist, bei dem das Verhältnis zwischen Druckgefälle
am Verbraucher und Kraft auf der Abtriebsseite konstant ist, dadurch gelöst, daß
dieser Verbraucher mit einer bezüglich des Verdrängungsvolumens pro Umdrehung einstellbaren,
mit einer Drehzahlregelvorrichtung versehenen, zum Zwecke der Umwandlung hydraulischer
Energie in mechanische Energie oder umgekehrt dienenden, also nicht lediglich zum
Zwecke des Erzeugens eines Steuerstromes vorgesehenen Verdrängermaschine mit rotierender
Welle gekoppelt ist. Durch Einstellen der mit der Drehzahlregelvorrichtung versehenen
Verdrängermaschine auf eine bestimmte Drehzahl ist es somit gemäß der Erfindung
möglich, im Antriebssystem den dem Verbraucher zufließenden Strom ohne Benützung
einer im Hauptstrom angeordneten Drosselstelle zu steuern.
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Der Verbraucher kann ebenfalls eine rotierende Welle aufweisen, beispielsweise
ein Hydrokonstantmotor, etwa ein Zahnradmotor, sein und in diesem Falle kann der
Verbraucher mechanisch wellenseitig mit der einstellbaren, mit einer Drehzahlregelvorrichtung
versehenen Verdrängermaschine gekoppelt sein. Der Verbraucher - gleichgültig ob
er eine rotierende Welle aufweist oder ein in einem Zylinder verschiebbarer Kolben
ist, kann aber auch hydraulisch mit der einstellbaren Verdrängermaschine mit rotierender
Welle gekoppelt sein und schließlich ist auch eine doppelte
Koppelung,
nämlich einerseits mechanisch und andererseits zusätzlich hydraulisch möglich.
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In einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltungsform ist vorgesehen,
daß zwei Verdrängermaschinen mit rotierender Welle, die beide zum Umsetzen von hydraulischer
Energie in mechanische Energie oder umgekehrt geeignet sind, dem bezüglich seiner
Bewegungsgeschwindigkeit zu steuernden Verbraucher zugeordnet und wellenseitig miteinander
gekoppelt sind und daß eine von diesen beiden Verdrängermaschinen mit rotierender
Welle bezüglich ihres Verdrängungsvolumens pro Umdrehung einstellbar ist und die
jeweils andere konstantes Verdrängungsvolumen pro Umdrehung aufweist. Zwar verursachen
zwei Verdrängermaschinen mit rotierender Welle im Betrieb ebenfalls Energieverluste
durch Reibung und Strömungswiderstände, jedoch ist zumindest betrachtet auf den
Gesamtbetriebsbereich dieser Energieverlust geringer als der in einer Drosselstelle,
in der gegebenenfalls ein großes Druckgefälle erzielt werden muß, um den Verbraucher
auf geringe Geschwindigkeit einzustellen.
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In einer zweckmäßigen Ausgestaltungsform eines Antriebssystemes gemäß
der Erfindung, insbesondere eines Antriebssystemes, bei dem der bezüglich des Verhältnisses
zwischen Druck und Kraft konstante Verbraucher ein in einem Zylinder verschiebbarer
oder verschwenkbarer Kolben ist, ist vorgesehen, daß eine der Verdrängermaschinen
mit rotierender Welle in die Leitung geschaltet ist, durch die der Verbraucher mit
der Drucknetzleitung verbunden ist, so daß der durch die Verdrängermaschine mit
rotierender Welle strömende Strom die Bewegungsgeschwindigkeit des Verbrauchers
steuert.
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Bezogen auf eine Steuereinrichtung der eingangs genannten Art heißt
das, daß zwischen die Drucknetzleitung und den Verbraucher eine erste hydrostatische
Verdrängermaschine mit rotierender Welle geschaltet ist, die mit einer zweiten hydrostatischen
Verdrängermaschi ne mit rotierender Welle wellenseitig gekoppelt ist, wobei eine
der beiden Verdrängermaschinen bezüglich ihres Verdrängungsvolumens pro Umdrehung
einstellbar
ist und die jeweils andere bezüglich ihres Verdrängungsvolumens pro Umdrehung nicht
einstellbar ist und wobei die jeweils einstellbare Verdrängermaschine mit einer
Drehzahlregeleinrichtung versehen ist.
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Dabei ergeben sich dann wieder zwei Ausgestaltungsformen.
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Bei der einen Ausgestaltungsform ist die erste, zwischen Drucknetzleitung
und Verbraucher geschaltete Verdrängermaschine die bezüglich ihres Verdrängungsvolumens
pro Umdrehung konstante Verdrängermaschine und ist die mit dieser ersten Verdrängermaschine
gekoppelte zweite hydrostatische Verdrängermaschine die bezüglich ihres Verdrängungsvolumens
pro Umdrehung einstellbare.
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Bei der zweiten Ausgestaltungsform ist hingegen die erste zwischen
Drucknetzleitung und Verbraucher geschaltete hydrostatische Maschine die bezüglich
ihres Hubvolumens pro Umdrehung einstellbare und ist die zweite, mit der ersten
Verdrängermaschine gekoppelte hydrostatische Verdrängermaschine die bezüglich ihres
Verdrängungsvolumens pro Umdrehung konstante Verdrängermaschine.
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Dabei ergibt sich eine Ausgestaltungsmöglichkeit, bei der auch die
zweite Verdrängermaschine mit dem Verbraucher hydraulisch gekoppelt ist.
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Ist zwischen die Drucknetzleitung und den zu steuernden Verbraucher,
bei dem das Verhältnis zwischen Druck und Kraft konstant ist, der beispielsweise
ein Zylinder-Kolben-Aggregat ist, eine Verdrängermaschine mit rotierender Welle
geschaltet, so kann diese sowohl hydraulische in mechanische Energie umsetzen als
auch mechanische in hydraulische Energie umsetzen. Das Gleiche gilt für die zweite
wellenstetig mit dieser gekoppelte Verdrängermaschi ne. Der dem
Verbraucher,
beispielsweise Zylinder, zufließende Strom muß also durch die erste Verdrängermaschine
fließen, wobei in dieser der Strom geregelt wird und ebenso wie an einer Drosselstelle
ein Druckgefälle entsteht, welches abhängig ist von dem Drehmoment an der Welle
dieser ersten Verdrängermaschine. Während jedoch die in einem Druckgefälle an einer
Drosselstelle umgesetzte Energie in Wärme umgesetzt ist, die nicht nutzbar ist sondern
im Gegenteil Aufwand zu ihrem Abtransport erfordert, wird bei der Ausgestaltung
gemäß der Erfindung die mechanische Energie in der Welle in der zweiten Verdrängermaschine
wieder in hydraulische Energie umgesetzt und diese in die Drucknetzleitung zurückgespeist.
Dieses in der ersten Verdrängermaschine wie an einer Drosselstelle entstehende Druckgefälle
ist abhängig von dem Drehmoment an der Welle dieser ersten Verdrängermaschine, das
willkürlich eingestellt werden kann durch die Drehmomentaufnahme an der zweiten
Verdrängermaschine. Die der Druckdifferenz entsprechende Energie an der Welle der
ersten Verdrängermaschine wird also der zweiten Verdrängermaschine zugeführt und
hier wieder in hydraulische Energie umgesetzt, die nutzbar ist.
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In der ersten Verdrängermaschine wird somit der Energiestrom aufgespalten
in einen Teil, der dem Verbraucher, beispielsweise Zylinder, zufließt und in einen
zweiten Teil, der über die zweite Verdrängermaschine wieder in die Drucknetzleitung
zurückfließt und hier nutzbar zur Verfügung steht. Dem Druckmittel strom, der dem
Verbraucher, beispielsweise Zylinder zufließt, wird somit in der ersten Verdrängereinheit
ein Teil der Energie entzogen und wieder der Drucknetzleitung zugeführt und zwar
auf dem Umweg über die Umformung in mechanische Energie und Rückumformung in hydraulische
Energie. Im Gegensatz zu der Steuerung mit Energievernichtung in einer Drosselstelle
treten bei dieser An-
ordnung außer den durch die Wirkungsgrade
der Verdrängermaschinen und die Strömungsverluste in den Leitungen unvermeidlich
auftretenden Verlusten keine Energieverluste auf.
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Ein weiterer Vorteil gegenüber einer reinen Drosselsteuerung ist darin
zu sehen, daß mit dem Antriebssystem gemäß der Erfindung auch Nutzbremsen möglich
ist und zwar selbst dann, wenn in der Leitung,in die hinein beim Bremsen die hydraulische
Energie eingespeist wird, nur ein geringer Druck herrscht, weil durch das Umsetzen
der Bremsenergie in der einstellbaren Verdrängermaschine durch deren Einstellbarkeit
das Verhältnis zwischen Drehmoment an ihrer Welle und Druck in der Leitung, in die
sie fördert, beliebig eingestellt werden kann, so daß auch bei geringem Druck mit
entsprechend großem Strom eine Bremswirkung erzielt werden kann. Der geringer Druck
kann durch einen entleerten Speicher bedingt sein.
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Somit ist das System gemäß der Erfindung auch anwendbar für Antriebssysteme,
bei denen der Verbraucher ein in einem Zylinder verschiebbarer Kolben ist, auf den
unabhängig von der Bewegungsrichtung jeweils in der gleichen Richtung eine Kraft
einwirkt, beispielsweise der Kolben einer Hebebühne, bei der auf den Kolben beim
Heben und Senken, also bei beiden Bewegungsrichtungen, jeweils eine Last in der
gleichen Richtung ruht. In diesem Fall muß beim Absenken mit gesteuerter Geschwindigkeit
gebremst werden und es ist-zu diesem Zweck erforderlich, daß die erste Verdrängermaschi
ne in diesem Zustand in einem anderen Drehsinn läuft wie beim Heben der Bühne. Das
macht erforderlich, daß die zweite Verdrängermaschine über eine Neutralstellung
hinaus in die Gegenrichtung ausschwenkbar ist, so daß die jetzt im anderen Drehsinn
laufende erste Verdrängermaschi ne trotzdem die zweite Verdrängermaschine derart
antreibt, daß diese als Pumpe,die von
der ersten Verdrängermaschi
ne angetrieben wird, in die Drucknetzleitung zurückfördert.
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Ist es möglich, daß auf die Kolbenstange des als Verbraucher geschalteten
Kolben-Zylinder-Systems bei einer bestimmten Bewegungsrichtung wahlweise in jeder
der beiden möglichen Kraftwirkungsrichtungefl eine Kraft einwirkt und soll es möglich
sein, diese Belastung in beiden Richtungen zu bremsen, muß in der ersten Verdrängermaschine
ein Druckgefälle erzeugt werden, das größer ist als das Druckgefälle zwischen der
Drucknetzleitung und dem Behälter, aus dem die zweite Verdrängermaschine ansaugt.
In jedem solchen Falle, in dem über die erste Verdrängereinheit gebremst wird, müssen
für die Steuer- und Regeleinrichtungen entsprechende schaltungstechnische Maßnahmen
vorgesehen sein und muß das Hubvolumen pro Umdrehung der zweiten Verdrängermaschine
größer sein, als das der ersten, da beide an die gleiche Drucknetzleitung angeschlossen
sind, also auf einer Seite vom gleichen Druck beaufs-chlagt werden, wobei jedoch
auf der zweiten Seite der ersten Verdrängermaschine der Verbraucher mit dem entsprechenden
Druck angeschlossen ist, der seinerseits im Bremszustand Energie in die erste Verdrängermaschine
einspeist.
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An die Welle der ersten Verdrängermaschine bz. an die gemeinsame Welle
beider Verdrängermaschinen kann ein ein Drehmoment aufnehmender oder abgebender
Verbraucher angeschlossen sein, dessen Drehzahl proportional zu der Bewegungsgeschwindigkeit
des Verbrauchers ist, sofern nicht eine hydraulische Koppelung auch der zweiten
Verdrängereinheit vorgesehen ist.
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Als Verbraucher im Sinne der vorliegenden Erfindung kann jeder hydraulisch-mechanische
Energieumsetzer vorgesehen sein, sofern bei diesem das Verhältnis von Druck der
zu-
geführten Flüssigkeit zu der Kraft bzw. zum Drehmoment auf
der mechanischen Seite konstant ist.
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Weiterausgestaltungen dienen dem Zweck, bei einem Antriebssystem gemäß
der Erfindung den Energiefluß zu optimieren und den Energieverlust so gering wie
möglich zu halten.
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Bei der Angabe, daß es sich um ein konstantes Verdrängungsvolumen
pro Umdrehung handelt, ist immer auf das konstruktionsmäßige Verdrängungsvolumen
abgestellt und sind Leckverluste vernachlässigt.
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Die Anwendung einer Konstantmaschine mit rotierender Welle als Verbraucher
in einem Antriebssystem gemäß der Erfindung, wobei zum Zwecke der Steuerung der
Bewegungsgeschwindigkeit diesem Verbraucher mit rotierender Welle eine zweite, bezüglich
des Verdrängungsvolumens pro Umdrehung einstellbare Verdrängermaschine zugeordnet
werden muß, kann dann sinnvoll sein, wenn an eine Steuereinrichtung wahlweise jeweils
einer von mehreren Verbrauchern hydraulischer Energie,der jeweils mit einem Verbraucher
mechanischer Energie gekuppelt ist, angeschlossen werden soll. In diesem Fall kann
es billiger sein, einmal zuzusätzlich eine einstellbare Verdrängermaschi ne einzubauen
und für die Vielzahl der Verbraucher jeweils eine billige Konstantmaschine zu verwenden.
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Bei einer hydraulischen Koppelung kann gemäß einer zweckmäßigen Weiterausgestaltungsform
bei einem Antriebssystem, bei dem zwischen die Drucknetzleitung und den Verbraucher,
beispielsweise Zylinder, eine Verdrängermaschine mit konstantem Hubvolumen pro Umdrehung
geschaltet ist, deren Welle mit der zweiten, einstellbaren Verdrängermaschine gekoppelt
ist, vorgesehen sein, daß der Sauganschluß der
zweiten Verdrängermaschine
mit der Verbindungsleitung zwischen der ersten Verdrängermaschine und dem Verbraucher,
beispielsweise Zylinder, verbunden ist. Dadurch ergibt sich eine zweifache Koppelung
des Energieflusses. Da die zweite Verdrängermaschine von der ersten Verdrängermaschine
angetrieben wird, wird in der ersten Verdrängermaschine ein Druckgefälle erzeugt,
das dem dem Druckmittelstrom entzogenen Energieanteil und der in der Welle übertragenen
Energie entspricht. Andererseits wird aber auch durch die zweite Verdrängermaschine
Druckmittel aus dem Druckmittel strom zwischen erster Verdrängermaschine und Energieverbraucher
abgezogen, so daß dem Verbraucher nur ein dem abgezogenen Strom entsprechend geringerer
Strom zufließt. Das hat die Folge, daß gegenüber einem Antriebssystem gemäß der
Erfindung, bei der die zweite Verdrängermaschine aus der Niederdruckleitung saugt,
bei einem Antriebssystem mit einer derartigen hydraulischen Kuppelung die zweite
Verdrängermaschine nur ein kleineres Hubvolumen aufzuweisen braucht. Da die Energieverluste
in einer Verdrängermaschine abhängig von deren Größe sind, sind somit bei dieser
Weiterausgestaltung insgesamt die Energieverluste durch die beiden Verdrängermaschinen
kleiner als bei einem Antriebssystem mit zwei gleichgroßen Verdrängermaschinen.
Außer diesem Einfluß auf der Energieflußseite ergibt sich aber gegenüber der Lösung,
bei der der volle Strom der ersten Verdrängermaschine dem Verbraucher zufließt,
auch noch ein zweiter Unterschied insofern, als bei der bereits vorgeschlagenen
Lösung die Geschwindigkeit des Verbrauchers durch die Drehzahl der Welle, durch
die beide Verdrängermaschinen gekuppelt sind, bestimmt war. Dem gegenüber ist bei
einem Antriebssystem mit einer derartigen hydraulischen Koppelung die Bewegungsgeschwindigkeit
des Verbrauchers hydrostatischer Energie darüberhinaus abhängig von der der einstellbaren
Verdrängermaschine gegebenen Einstellung mit der Folge, daß diese
Einstellung
bei der Geschwindigkeitsregelung zusätzlich mit berücksichtigt werden muß.
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Bei einem Antriebssystem gemäß der Erfindung, bei dem die zwischen
Drucknetzleitung und Verbraucher geschaltete Verdrängermaschine einstellbar ist,
ergibt sich eine mögliche Weiterausgestaltungsform, wenn die definierte Belastung
der Welle durch eine zum Erzeugen eines Stromes benutzte zweite Verdrängermaschine
aufgebracht wird, wobei diese zweite Verdrängermaschi ne gleichzeitig als Steuerhilfspumpe
benutzt wird, so daß der von dieser geförderte Strom zwar nicht nur zu Steuerzwecken,
sondern auch zum Energietransport benutztXrtber eb-en zusätzlich doch auch zu Steuerzwecken.
Dadurch wird eine zu zwei Verdrängermaschinen noch zusätzliche, nur zum Zwecke der
Geschwindigkeitsregelung erforderliche Steuerhilfspumpe eingespart.
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Zu diesem Zweck kann vorgesehen seine Saugleitung der zweiten, als
Steuerhilfspumpe benutzten Verdrängermaschine an eine Niederdruckleitung und deren
Förderleitung an die Drucknetzleitung angeschlossen ist, wobei die zum Erzeugen
eines drehzahl abhängigen Signales vorgesehene Drosselstelle in die Steuerdruckförderleitung
zwischen Steuerhilfspumpe und Drucknetzleitung geschaltet ist und das Druckgefälle
an dieser auf eine Regeleinrichtung für die einstellbare Verdrängermaschine einwirkt.
Das macht zwar wiederum eine Drosselung in einem relativ großen Strom erforderlich.
Da jedoch hier die Drosselung nur zur Erzeugung eines Druckgefällesignales erforderlich
ist, braucht das Druckgefälle nur wesentlich geringer zu sein als ein Druckgefälle,
das zur Vernichtung eines Teiles der dem Verbraucher zufließenden Hauptenergie dient,
insbesondere wenn die Drosselstelle derart ausgestaltet ist, daß sie konstant bei
jedem Strom nur ein kleines Druckgefälle erzeugt und das stromabhängige Signal daneben
abgeführt ist. Das gilt insbesondere wenn zusätz-
lich eine hydraulische
Koppelung der bereits erwähnten Art, bei der die Saugleitung der zweiten Verdrängermaschine
an die Verbindungsleitung zwischen der ersten Verdrängermaschine und dem Verbraucher
angeschlossen ist, angewendet wird. Zur Vorgabe der Soll geschwindigkeit kann dabei
die Drosselstelle einstellbar sein.
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Insbesondere bei Antriebssystemen mit einer hydraulischen Koppelung
der erwähnten Art, bei der die zweite Verdrängermaschine aus der Leitung zwischen
der ersten Verdrängermaschine und dem Verbraucher absaugt und somit die Drehzahl
der die beiden Wellen verbindenden Verdrängermaschine nicht mehr proportional zu
der Bewegungsgeschwindigkeit des Verbrauchers ist, aber auch grundsätzlich bei einer
Antriebseinheit gemäß der Erfindung kann in einer zweckmäßigen Weiterausgestaltung
vorgesehen sein, daß das von der Bewegungsgeschwindigkeit des Verbrauchers abhängige.
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Signal im Falle, daß der Verbraucher ein Zylinder-Kolben-Aggregat
ist, dadurch erzeugtfrdWanß' im Zylinder ein Sensor angeordnet ist, der ein Signal
für die jeweilige Kolbenlage im Zylinder auf eine Regelrecheneinrichtung gibt, die
aus der Änderung der Lage des Kolbens im Zylinder pro Zeiteinheit, das heißt der
Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens (die abhängig von dem in den Zylinder einströmenden
Volumenstrom ist) ein die Einstelllage der einstellbaren Verdrängermaschine beeinflussendes
Regelsignal ableitet. Insbesondere kann vorgesehen sein, daß der Regelrecheneinrichtung
ein Sollwertsignal zugeführt wird und daß die Regelrecheneinrichtung aus dem Signal
für den Istwert der Bewegungsgeschwindigkeit und dem Geschwindigkeitssollwertsignal
ein Vergl eichsignal ableitet, welches dann, wenn dieses Signal nicht gleich Null
ist, auf das Einstellorgan der einstellbaren Verdrängermaschine einwirkt. Falls
zweckmäßig, kann dabei
vorgesehen sein, daß die jeweilige Einstellage
der einstellbaren Verdrängermaschine ebenfalls auf die Regelrecheneinrichtung einwirkt.
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Die Aufgabe, die Energieverluste so gering wie möglich zu halten,
wird durch die mechanische Koppelung zweier Verdrängermaschinen praktisch gut gelost.
Sind die Verdrängermaschinen zusätzlich oder nur hydraulisch gekoppelt, ergeben
sich zwar Energieverluste, jedoch stehen diese anderen Vorteilen gegenüber.
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Einige zweckmäßige Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Die Erfindung und verschiedene Ausgestaltungsformen derselben sind
anhand der Ausführungsbeispiele erläutert, zu denen in der Zeichnung jeweils das
Schaltschema dargestellt ist.
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Figur 1 zeigt ein Antriebssystem mit einem Zylinder-Kolben-Aggregat
als Verbraucher, zwei gekoppelten Verdrängermaschinen und hydraulischer Regelung.
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Figur 2 zeigt ein Antriebssystem mit hydraulischer Koppelung und elektronischer
Regelung.
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Figur 3 zeigt ein Antriebssystem anderer Schaltanordnung.
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Figur 4 zeigt ein Antriebssystem, bei dem die Steuerhilfspumpe als
zweite Verdrängermaschine benutzt wird.
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Figur 5 zeigt ein Antriebssystem mit einem als Konstantmotor mit drehender
Welle ausgestalteten Verbraucher.
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Die Drucknetzleitung 1 ist an eine in der Zeichnung nicht mehr dargestellte
Pumpe angeschlossen, die in die Drucknetzleitung 1 Druckmittel derart einspeist,
daß in der Drucknetzleitung 1 ein möglichst konstanter Druck auf hohem Wert gehalten
wird. Die Leitung 2 führt zu einem drucklosen Behälter. Der Kolben 3 ist in dem
Zylinder 4 verschiebbar. Das Zylinder-Kolben-Aggregat 3/4 ist der Verbraucher, dessen
Bewegungsgeschwindigkeit gesteuert werden soll. Die mit dem Kolben 3 verbundene
Kolbenstange 5 dient zum Bewegen eines Verbrauchers mechanischer Energie.
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Die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 3 in dem Zylinder 4 soll
unabhängig von den an der Kolbenstange 5 wirkenden Kräften konstant auf dem Wert
gehalten werden, der durch ein eingegebenes Steuersignal (Sollwertsignal) vorgewählt
wird.
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Von der Drucknetzleitung 1 führt eine Zweigleitung 6 zu dem als erste
Verdrängermaschine eingesetzten Hydrokonstantmotor 7, an dessen Ausgang eine Leitung
8 angeschlossen ist, die über ein willkürlich betätigbares Dreistellung/ Vieranschluß-Ventil
(3/4-Wegeventil) 9 zu den beiden Leitungen 10 und 11 führt, von denen die Leitung
10 an den Druckraum 12 des Zylinders 4 und die Leitung 11 an den Druckraum 13 des
Zylinders 4 angeschlossen ist. An den vierten Anschluß des Ventiles 9 ist die Leitung
14 angeschlossen, die andererseits an die. Leitung 2 angeschlossen ist.
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Die Welle 15 des Hydrokonstantmotors 7 ist mit der Welle 16 einer
bezüglich des Hubvolumens pro Umdrehung einstellbaren, als zweite Verdrängermaschine
eingesetzten Pumpe 17 verbunden, die einerseits über die Leitung 18 an die Drucknetzleitung
1 und andererseits mittels der Leitung 19 an die Leitung 2 angeschlossen ist.
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Der Hydromotor 7 ist mit einem freien Wellenende 20 versehen, an das
ein Verbraucher 21 für mechanische Drehenergie angeschlossen werden kann.
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An die Welle 16 der Pumpe 17 ist weiterhin eine Steuerhilfspumpe (Meßpumpe)
22 angeschlossen, an deren Sauganschluß eine Leitung 23 angeschlossen ist, die andererseits
an die Leitung 2 angeschlossen ist. In der Förderleitung 24 der Steuerhilfspumpe
22 ist eine willkürlich einstellbare Drosselstelle ("Meßwiderstand") 25 und ein
hydraulisch betätigbares Zweistellungs-Zweianschlußventil 26 angeschlossen, dessen
Steuerdruckraum über eine Steuerleitung 27 an die Drucknetzleitung 1 angeschlossen
ist. Die Förderleitung 24 ist andererseits wiederum an die Leitung 2 angeschlossen,
so daß ein geschlossener Kreislauf 2, 23, 22, 24, 2 gegeben ist.
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An die Förderleitung 24 der Steuerhilfspumpe 22 ist zwischen dieser
und der Drosselstelle 25 eine Zweigleitung 28 angeschlossen, die zu einem Druckraum
29 eines hydraulisch gesteuerten Dreistellungs/Dreianschluß-Regelventils 30 führt,
von dem ein Anschluß über die Leitungen 31 und 32 an die Drucknetzleitung 1 angeschlossen
ist und von dem ein zweiter Anschluß über die Leitung 33 an die Leitung 2 angeschlossen
ist, während der dritte Anschluß über die Leitung 34 an den Druckraum 35 eines Stellzylinders
36 angeschlossen ist, in dem ein Stellkolben 37 gegen die Kraft einer Feder 38 verschiebbar
ist. Die Kolbenstange 39 des Stellkolbens 37 ist mit dem Stellglied 40 der einstellbaren
Pumpe 17 verbunden.
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In dem Regelventil 30 ist ein Schieber 41 verschiebbar, dessen eine
Stirnfläche von dem Druck in dem Raum 29 beaufschlagt ist, während die andere Stirnfläche
gegen eine Feder 42 in einem Druckraum 43 abgestützt ist, wobei die
Feder
42 gegen einen Federteller 44 abgestützt ist, der mittels eines Gewindezapfens 45
willkürlich zur Einstellung der Vorspannung der Feder 42 eingestellt werden kann.
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In der in der Zeichnung dargestellten Lage befindet sich der Schieber
41 in seiner Neutrallage, in der sein mittleres Schieberkolbenteil mit negativer
Überdeckung vor der Nut 46 liegt, so daß die Leitung 34 abgeschlossen ist.
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Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist der
Druckraum 44 mittels der Leitung 47, die an die Leitung 2 angeschlossen ist, entlastet.
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Es ist aber auch eine andere Ausgestaltungsform möglich, in der die
Leitung 47 an eine andere Leitung angeschlossen ist, durch die willkürlich ein Steuerdrucksignal
auf den Druckraum 44 gegeben werden kann. Beispielsweise ist eine Ausgestaltungsform
möglich, bei der die Leitung 47 an die Leitung 48 zwischen einer Drosselstelle 49
und einem willkürlich betätigbaren Druckregelventil 50 angeschlossen ist.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens
3 in dem Zylinder 4 ist bestimmt durch den Strom, der durch die Leitung 8 dem Zylinder
4 zufließt. Dieser Strom wird bestimmt durch die Drehzahl des Hydrokonstantmotors
7. Da dessen Welle 15 starr mit der Welle 16 der einstellbaren Pumpe 17 gekoppelt
ist, ist die Drehzahl des Hydromotors 7 und damit der in der Leitung 8 fließende
Strom durch die Drehzahl der Pumpe 17 bestimmt, welche wiederum die Drehzahl der
Steuerhilfspumpe 22 bestimmt, deren Förderstrom proportional zur Drehzahl der einstellbaren
Pumpe 17 ist. In dem in der Förderleitung 24 geführten Förderstrom der Steuerhilfspumpe
22 staut sich vor der Drosselstelle 25 ein Druck
auf, der somit
proportional ist zu der Drehzahl der Steuerhilfspumpe 22 und damit sowohl der Drehzahl
der Pumpe 17 als auch des Hydromotors 7. Dieser Staudruck ist somit auch proportional
zu dem Strom, der durch die Leitung 8 dem Zylinder 4 zufließt. Dieser Staudruck
vor der Drosselstelle 25 wirkt über die Leitung 28 auch im Druckraum 29 und somit
in diesem auf die Stirnfläche des Schiebers 41 und verschiebt diesen gegen die Kraft
der Feder 42 nach in der Zeichnung rechts. Durch diese Verschiebung wird durch den
mittleren Kolbenteil des Schiebers 41 die Verbindung zwischen der Leitung 34 und
der Leitung 33 hergestellt und damit der Druckraum 35 entlastet mit der Folge, daß
unter der Kraft der Feder 38 und des auf die Ringkolbenfläche um die Kolbenstange
wirkenden, durch die Leitungen 32 übertragenen, in der Drucknetzleitung 1 anstehenden
Druckes der Stellkolben 7 nach in der Zeichnung rechts verschoben wird und damit
das Stellglied 40 der einstellbaren Pumpe 17 entsprechend eingestellt wid.
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Bwegt sich der Kolben 3 schneller als der der Drosselstelle 25 gegebenen
Einstellung entsprechend, so überwiegt die durch den Staudruck im Druckraum 29 auf
die Stirnfläche des Schiebers 41 erzeugte Kraft die Kraft der Feder 42 und löst
dadurch die vorstehend beschriebene Funktion aus. Dadurch wird das Stellglied 40
der einstellbaren Pumpe 17 auf größeres Hubvolumen pro Umdrehung verstellt, so daß
die Pumpe 17 eine größere Leistung aufnimmt und damit den Hydromotor 7 stärker bremst
und somit dessen Drehzahl und damit auch den durch die Leitung 8 fließenden Strom
und damit die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 3 vermindert.
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Wird andererseits die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 3 bei konstant
gehaltener Einstellung der Drosselstelle 25 infolge einer Änderung der Belastung
kleiner, so sinkt der Staudruck vor der Drosselstelle 25 und damit
der
Druck im Druckraum 29 mit der Folge, daß der Schieber 41 unter der Wirkung der Feder
42 nach in der Zeichnung links verschoben wird und die Leitungen 31 miteinander
verbindet mit der weiteren Folge, daß auf die große Stirnfläche des Stellkolbens
37 der in der Drucknetzleitung 1 anstehende Druck wirkt, mit der weiteren Folge,
daß der Stellkolben 37 nach in der Zeichnung links verschoben wird und das Stellglied
40 der einstellbaren Pumpe 17 auf kleineres Hubvolumen pro Umdrehung verstellt,
mit der Folge, daß deren Leistungsaufnahme und damit die Bremswirkung auf den Hydromotor
7 kleiner wird.
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Die zum Vermindern des in der Leitung 8 fließenden Flüssigkeitsstromes
dem in der Leitung 6 fließenden Energiestrom entnommene Teilenergiemenge wird also
über den Hydromotor 7 und die Wellen .15 und 16 und die einstellbare Pumpe und die
Leitung 18 wieder in die Drucknetzleitung 1 zurückgeführt.
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Ist an den Wellenanschluß 20 ein Verbraucher mechanischer Energie
21 angeschlossen, so ist dessen Bewegungsgeschwindigkeit proportional zu der Bewegungsgeschwindigkeit
des Kolbens 3 und wirkt die von diesem Verbraucher 21 aufgenommene Teilenergie ebenso
als Belastung der Welle des Hydrokonstantmotors 7 wie das durch die Welle 16 von
der Pumpe 17 aufgenommene Drehmoment, beeinflußt aber nicht die Drehzahlregelvorrichtung
für diese.
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Die dem Ventil 9 gegebene Einstellung bestimmt die Bewegungsrichtung
bzw. Stillstand des Kolbens 3. Da bei dem in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
bei der in der Zeichnung dargestellten Stellung des Ventils 9 der Hydromotor 7 an
dem vollen Druckgefälle zwischen den Leitungen 1 und 2 liegt, ist in einer anderen
zweckmäßigen Ausgestaltung vorgesehen, daß anstelle des Ventiles 9 ein
anderes
Dreistellungs/Vieranschlußventil vorgesehen ist, bei dem in der Neutralstellung
die Leitungen 8 und 14 abgeschlossen sind. Bei einer noch anderen Ausgestaltungsform
ist an die Stelle des Ventils 9 ein Ventil gesetzt, mit dem in der einen Schaltstellung
die Leitung 8 mit der Leitung 10 und die Leitung 11 mit der Leitung 14 verbunden
ist, in der zweiten Schaltstellung sowohl die Leitungen 8 und 14 als auch die Leitungen
10 und 11 abgesperrt sind, in der dritten Schaltstellung die Leitungen 18 und 14
abgesperrt sind und die Leitungen 10 und 11 miteinander verbunden sind, so daß der
Kolben 3 frei verschoben werden kann und in der vierten Schaltstellung die Leitung
8 mit der Leitung 11 und die Leitung 10 mit der Leitung 14 verbunden ist.
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Wird aus irgendeinem Grunde die Drucknetzleitung 1 drucklos, so schließt
das Ventil 26 und ermöglicht so einen schnellen Aufbau von Druck in der Leitung
24 und damit in der Leitung 28 bei Wiederanlaufen. Ferner soll durch dieses Ventil
26 bewirkt werden, daß dann, wenn in der Drucknetzleitung 1 beispielsweise durch
Entnahme eines zu hohen Volumenstromes der Druck absinkt, in das Regelsystem derart
eingegriffen wird, daß der Drehzahlsollwert geändert wird und die Verdrängermaschi
ne 17 auf kleineres Hubvolumen pro Umdrehung eingestellt wird und zwar auch dann,
wenn dabei die Drehzahl absinkt ("Drehzahlabschneidung").
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Durch ein in der Zeichnung nicht mehr dargestelltes Vorspannventil
(Druckbegrenzungsventil) oder durch einen drucklosen Behälter,der derart angeordnet
ist, daß in diesem der Flüssigkeitsspiegel immer höher liegt als die Leitung 2,
ist dafür gesorgt, daß die Leitung 2 stets mit Flüssigkeit gefüllt ist, so daß beispielsweise
die
Steuerhilfspumpe 22 stets aus der Leitung 2 ansaugen kann.
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Bei der Ausgestaltungsform gemäß Figur 2 ist an die Drucknetzleitung
1 über eine Leitung 55 als erste Verdrängermaschine ein Hydrokonstantmotor 56 angeschlossen,
an den die Verbindungsleitung 57 angeschlossen ist, die zu einem Dreistellungs/Vieranschlußventil
(3/4-Wegeventil) 58 führt, von dem aus die beiden Leitungen59 zu den beiden Druckräumen
des Zylinders 4 führen. Das Ventil 58 dient also dazu, die Bewegungsrichtung des
Kolbens 3 zu bestimmen.
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Durch die Welle 60 ist der Hydromotor 56 mit der als zweite Verdrängermaschine
geschalteten einstellbaren Pumpe 61 verbunden, deren Förderleitung 62 ebenfalls
an die Drucknetzleitung 1 angeschlossen ist und deren Saugleitung 63 an die Verbindungsleitung
57 angeschlossen ist. Das Stellorgan 64 der einstellbaren Hydropumpe 61 ist mit
der SteElkolbenstange 65 eines Stellkolbens 66 verbunden, der in einem Stellzylinder
67 verschiebbar ist, in dem durch den Stellkolben 66 zwei Druckräume 68 und 69 gebildet
sind, wobei in dem Druckraum 69 eine Feder 70 angeordnet ist.
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Der Druckraum 69 ist durch eine Leitung 71 an die Drucknetzleitung
1 angeschlossen, wobei das Druckmittel von der Drucknetzleitung 1 über die Leitung
71 und den Druckraum 69 in die Leitung 72 fließt, die zu einem Regelventil 73 führt,
in dem ein Regelkolbenschieber 74 verschiebbar ist. An das Rtgelventil 73 ist andererseits
eine Verbindungsleitung 75, die zu dem Druckraum 68 des Stellzylinders 67 führt,
angeschlossen und eine Ablaufleitung 76, die zu der Niederdruckleitung 2 führt.
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In dem Regelventil 73 ist vor der einen Stirnfläche des Regelkolbenschiebers
74 ein Druckraum 77 gebildet. Der Regelkolbenschieber 74 ist mit seiner dem Druckraum
77
entgegengesetzten Seite in einem drucklosen Raum gegen eine
Feder 78 abgestützt.
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An einem Ende des Zylinders 4 ist ein Sensor 79 angeordnet, der über
eine Signal leitung 80 stetig ein Signal an die Regelrecheneinrichtung 81 gibt,
wobei die Größe dieses Signales proportional ist zu der Entfernung zwischen dem
Kolben 3 und dem Sensor 79.
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Durch eine Betätigungseinrichtung 82 kann stetig ein willkürlich wählbares
Sollwertsignal gegeben werden, welches über eine Signalleitung 83 ebenfalls der
Regelrecheneinrichtung 81 zugeleitet wird, die über eine Signal leitung 84 auf ein
Drucksteuerventil 85 einwirkt, welches an eine Leitung 86 angeschlossen ist, die
ihrerseits wieder an die Drucknetzleitung 1 angeschlossen ist. Das Drucksteuerventil
85 bestimmt den Druck in der Leitung 87 und damit in dem Druckraum 77.Eine derartige
elektronische Steuerung kann so gestaltet sein, daß sie schneller anspricht als
eine hydraulische.
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Von dem Betätigungsorgan 82 führt eine weitere Signalleitung 88 zu
den Magnetspulen des Ventiles 58.
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In der in der Zeichnung dargestellten Lage des Ventils 58 befindet
sich das System im Ruhezustand. Wird nunmehr über die Sollwertgeberbltätigungseinrichtung
82 ein Signal gegeben, wird einerseits das Ventil 58 geöffnet und andererseits an
die Regelrecheneinrichtung 81 ein Sollwert für die Bewegungsgesckwindigkeit des
Kolbens 3 gegeben. Durch die Leitung 55, den Hydromotor 56, die Verbindungsleitung
57, das Ventil 58 und eine der Leitungen 59 fließt ein Strom in den Zylinder 4.
Dadurch wird der Hydromotor 56 gedreht und treibt über die Welle 60 die Hydropumpe
61 an, die über die Saugleitung 63 aus der Verbindungsleitung 57 Druckmittel absaugt
und über die Leitung 62 in die Drucknetzleitung 1 zurückspeist.
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Die beiden Verdrängereinheiten 56 und 61 liegen somit am gleichen
Druckgefälle, da sie jedoch unterschiedliches Verdrängungsvolumen pro Umdrehung
aufweisen, vermag trotzdem die eine die andere zu treiben, bis ein Gleichgewichtszustand
hergestellt ist. Die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 3 wird also bestimmt durch
die Drehzahl der Welle 60 und die der Hydropumpe 61 gegebene Einstellung. Diese
Einstellung wird aber wiederum bestimmt durch den Druck in der Leitung 87, der durch
das Drucksteuerventil 85 bestimmt wird, das seinerseits von der Regelrecheneinrichtung
81 beeinflußt wird.
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Ist die von dem Druck im Druckraum 77 auf die Stirnfläche des Regelkolbenschiebers
74 ausgeübte Kraft genau so groß wie die Kraft, die die Feder 78 auf die andere
Seite des Regelkolbenschiebers 74 dann ausübt, wenn dieser sich in seiner Neutrallage
befindet, dann wird der Regelkolbenschieber 74 durch dieses Gleichgewicht in seiner
Neutrallage gehalten, in der sein mittleres Teil die Ringnut abschließt, in die
im Regelventil 73 die Leitung 75 mündet.
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Damit ist der Druckraum 68 des Stellzylinders 67 abgeschlossen. Die
Stelleinrichtung bewegt sich folglich nicht.
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Wird durch das Drucksteuerventil 85 aufgrund eines Signals in der
Regelrecheneinrichtung 81 der Druck im Druckraum 77 abgesenkt, verschiebt die Kraft
der Feder 78 den Regelkolbenschieber 24 nach in der Zeichnung links, so daß durch
die in der Zeichnung rechte Ausnehmung des Regelkolbenschiebers 74 die Leitungen
72 und 75 miteinander verbunden werden und somit in den Druckraum 68 vor der großen
Kolbenstellfläche des Stell kolbens 66 Druck aus der Drucknetzleitung 1 geleitet
wird, so daß der Stellkolben 66 sich nach in der Zeichnung links verschiebt.
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Wird umgekehrt durch das Drucksteuerventil 85 der Druck in der Leitung
87 erhöht, wird der Regel kolben 74 nach in der Zeichnung rechts erschoben und die
Leitung 75 mit
der Leitung 76 verbunden und damit Druckmittel aus
dem Druckraum 68 des Stellzylinders 67 abgelassen.
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Beide Verdrängermaschinen 56 und 61 können kleiner sein als bei der
Einrichtung gemäß Figur 1, da die Pumpe 61, wenn sie über die Neutrallage hinaus
einstellbar ist, über die Leitung 63 in die Leitung 57 fördern kann, braucht durch
den Hydromotor 56 nicht der maximal dem Zylinder 4 z-ufließende Strom zufließen.
Da der Stillstand des Kolbens durch Stillstand der Welle 60 angesteutert werden
kann, braucht die Pumpe 61 nur einen Teil des Stromes des Hydromotors 56 aufzunehmen.
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In der in der Zeichnung dargestellten Schaltstellung des Zweistellungs/Vieranschluß-Umschaltventiles
53 ist die beschriebene Schaltung erzielt, bei der ein Anschluß der einstellbaren
Verdrängermaschi ne 61 über die Leitung 63 an die Leitung 77 angeschlossen ist,
während die an die Leitung 2 angeschlossene an einen Anschluß des Ventils 58 angeschlossen
ist. In der anderen Schaltstellung des Umschaltventiles 53 ist ein Anschluß der
Verdrängermaschine 61 über die Leitung 89 an die Leitung 2 geschlossen und die an
die Leitung 57 angeschlossene Leitung 63 abgesperrt. In diesem Schaltzustand unterscheidet
sich das Antriebssystem gemäß Figur 2 von dem Antriebssystem gemäß Figur 1 nur durch
die elektronische Steuereinrichtung 81, 82, 79, 84, 85. Durch das Umschaltventil
53 ist also ermöglicht, beide Schaltzustände mit einem Antriebssystem zu verwirklichen,
je nach dem,welcher Schaltzustand für die jeweilige Betriebssituation günstiger
ist.
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Die Ausgestaltungsform gemäß Figur 3 unterscheidet sich von der Ausgestaltungsform
gemäß Figur 2 dadurch, daß in diesem Fall die erste, zwischen Drucknetzleitung 1
und Verbraucher (Zylinder 4) geschaltete Verdrängermaschine 96
die
einstellbare Verdrängermaschine ist. Somit ist also an die Leitung 55,die ihrerseits
an die Drucknetzleitung 1 angeschlossen ist, die einstellbare Verdrängermaschine
96 angeschlossen, von der aus die Verbindungsleitung 97 zu dem Ventil 58 führt,
das über die Leitung 59 mit dem Zylinder 4 verbunden ist. Das Stellorgan 94 der
einstellbaren Verdrängermaschine 96 ist mit der Kolbenstange 65 des Stellkolbens
66 verbunden. Die Welle 91 verbindet die einstellbare Verdrängermaschine 96 mit
der zweiten, als Konstantpumpe ausgestalteten Verdrängermaschine 42, die an die
Leitung 62 angeschlossen ist und aus der Leitung 99 saugt, von der aus eine Verbindungsleitung
98 zu dem Ventil 58 führt. Durch die der einstellbaren Verdrängermaschine 96 gegebene
Einstellung wird bei gegebenem Druckgefälle zwischen den Leitungen 55 und 97 das
Drehmoment an der Welle 91 bestimmt, durch das die Konstantpumpe 92 angetrieben
wird. Der durch die Verbindungsleitung 97 dem Zylinder 4 zufließende Strom wird
bestimmt durch die Drehzahl der Welle 91 und durch die der einstellbaren Verdrängermaschine
96 gegebene Einstellage, die wiederum durch die Einrichtung 65 bis 78 bestimmt wird.
In diesem Fall wird der Druck in dem Druckraum 77 abhängig von der Drehzahl der
Welle 91 bestimmt, wobei an diese Welle 91 eine Steuerhilfspumpe 100 angeschlossen
ist, die über eine Leitung 101 aus der Leitung 2 saugt und in eine Steuerdruckförderleitung
103 fördert, in der eine einstellbare Drosselstelle 104 angeordnet ist. Bei einer
bestimmten Drehzahl der Welle 91 fördert die als Konstantpumpe ausgestaltete Steuerhilfspumpe
100 einen bestimmten Strom in die Steuerdruckför-derleitung 103 und damit zu der
Drosselstelle 104. Bei einer bestimmten der DrosselstellelO4 gegebenen Einstellung
und einem bestimmten von der Steuerhilfspumpe 100 geförderten Strom in der Steuerdruckförderleitung
103 wird vor der Drosselstelle 104 ein bestimmter Druck erzeugt, der über die Leitung
105 auch
im Druckraum 77 wirkt. Am Regelventil 73 und am Stellzylinder
67 treten abhängig vom Druck im Druckraum 37 die bereits im Zusammenhang mit Figur
2 geschilderten Regelfunktionen auf, mit der Folge, daß bei einer bestimmten Einstellung
der Drosselstelle 104 auf eine konstante,ieser Einstellung der Drosselstelle 104
zugeordnete Drehzahl der Welle 91 eingeregelt wird.
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Insbesondere, wenn in solchem Falle am Regelventil 73 auch noch eine
Rückmeldung für die Lage des Stellgliedes 94 bzw. der Stellkolbenstange 65 gegeben
ist, kann damit durch die Einrichtung die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 54
gesteuert werden.
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Eine solche Lagerückmeldungs-Einrichtung ist in Figur 4 dargestellt
mit den Teilen 106bis 109.
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Bei der Ausgestaltungsform gemäß Figur 4 ist wiederum an die Drucknetzleitung
1 über die Leitung 55 eine einstellbare Verdrängermaschine 96 angeschlossen, deren
Stellglied 94 mit der Stellkolbenstange 65 des Stellkolbens 66 verbunden ist, der
in dem Stellzylinder 67 verschiebbar ist. Von der einstellbaren Verdrängermaschi
ne 96 führt eine Verbindungsleitung 60 zu dem Ventil 58 und von diesem über jeweils
eine der Leitungen 59 zu dem Zylinder 4, wobei die jeweils andere der beiden Leitungen
59 Rücklaufleitung ist, die über das Ventil 58 mit der Ablaufleitung 89 verbunden
ist, die ihrerseits mit der Leitung 2 verbunden ist. Wiederum ist an die Welle 91
der einstellbaren Verdrängermaschine 96 die Steuerhilfspumpe 100 angeschlossen,
die aus der Leitung 101 saugt. Bei dieser Ausgestaltungsform ist jedoch an die Leitung
91 keine weitere Verdrängermaschine angeschlossen, sondern die Steuerhilfspumpe
100 ist als zweite Verdrängermaschine gemäß der Erfindung vorgesehen und fördert
in die Steuerdruckförderleitung 113,
die sich hinter der Drosselstelle
104 in der Leitung 112 fortsetzt, die an die Drucknetzleitung 1 angeschlossen ist,
so daß die Steuerhilfspumpe 100 gegen den Druck in der Drucknetzleitung 1 fördert.
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Die jeweilige Einstellage des Stellgliedes 94 der einstellbaren Verdrängermaschine
96. wird über die Kolbenstange 65 den in einem gehäusefesten gel enkgel agerten
zweiarmigen Hebel 106, die Schubstange 107 und den zweiten, ebenfalls in einem gehäusefesten
Gelenkßgelagerten Hebel 108 auf den Federtelle 109 übertragen, gegen den sich die
Feder 78 abstützt.
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Das Regelventil 123 unterscheidet sich von dem Regelventil 73 lediglich
dadurch, daß die Lage des Regelkolbenschiebers 74 nicht nur von dem Druck in dem
Druckraum 77, sondern auch von der Lage des Federtellers 109 und damit der Vorspannung
der Feder 78 bestimmt ist. Weiterhin ist bei dem Regelventil 123 auch der in der
Zeichnung rechte Druckraum mit Druck beaufschlagt und zwar durch die Leitung 125,
so daß die auf die beiden Stirnflächen des Regelkolbenschiebers 74 wirkenden Druckkräfte
durch das Druckgefälle an der einstellbaren Drosselstelle 104 bestimmt sind. Der
durch die Leitung 110 dem Zylinder 4 zufließende Strom wird also bestimmt durch
die Drehzahl der Verdrängermaschine 96 und durch die dieser gegebene Einstellage.
Die Drehzahl wirkt über den in dem von der Steuerhilfspumpe 100 geförderten Strom
vor der Drosselstelle 104 angestauten Druck in dem Druckraum 77 auf die Regeleinrichtung
ein. Die Einstellage wirkt aber auch in der geschilderten Weise über die Vorspannung
der Feder 78 ein.
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Durch willkürliche Wahl der der Drosselstelle 104 gegebenen Einstellung,
das heißt Weite des freien Durchströmquerschnittes, kann somit der dem Zylinder
4 durch die Leitung 110 zufließende Strom bestimmt Werden.
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Bei der Ausgestaltungsform gemäß Figur 5 ist der Verbraucher hydraulischer
Energie,dessen Bewegungsgeschwindigkeit gesteuert und auf konstant den angesteuerten
Wert eingeregelt werden soll, der Konstanthydromotor 126, der über seine Welle 121
einen Verbraucher mechanischer Energie ("Last") 122 antreibt, etwa den Antrieb eines
Windwerkes oder einen Fahrantrieb. Durch eine lösbare Kupplung 124 ist die Welle
12T des Konstantmotors 126 mit der Welle 125 der zweiten Verdrängermaschine, nämlich
der einstellbaren Hydropumpe 61 verbunden, wobei mit der Welle 125 auch die Steuerhilfspumpe
100 verbunden ist. Die Ablaufleitung 127 des Hydrokonstantmotors 126 ist mit einer
Rücklaufle-itung 128 verbunden, an die auch die Saugleitung 129 der einstellbaren
Hydropumpe 61 angeschlossen ist und an die weiterhin eine Leitung 80 angeschlossen
ist, in der ein willkürlich steuerbares Zweistellung/Zweianschlußventil ("2/2-Wegeventil)
131 angeordnet ist und die hinter diesem Ventil 131 an die Niederdruckleitung 2
angeschlossen ist. Im Betrieb fließt durch die Leitung 130 der Differenzstrom, der
von der Einstellage der Hydropumpe 61 relativ zum Verdrängungsvolumen des Hydromotors
126 und von der Drehzahl der miteinander gekuppelten Wellen 121 und 125 abhängig
ist.
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In einer in der Zeichnung nicht mehr weiter dargestellten Ausgestaltungsform
ist eine Möglichkeit vorgesehen, die Größe des die Leitung 130 durchfließenden Stromes
zu messen und das Meßsignal als (zusätzliches) Steuersignal zu benutzen.
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Weiterhin ist in der Leitung 62 ein Zweistellungs/Dreianschlußventil
(2/3-Wegeventil) 132 vorgesehen, welches in der einen Schaltstellung die Leitung
62 mit dem Anschluß der Hydropumpe 61 verbindet und die Leitung 133, die an die
Niederdruckleitung 2 angeschlossen ist, sperrt oder in der anderen Schaltstellung
die Leitung 62 absperrt und
den Anschluß der Hydropumpe 61 mit
der Leitung 133 verbindet. In einer zweckmäßigen Ausgestaltungsform ist vorgesehen,
daß die Betätigungseinrichtung der Ventile 131 und 132 miteinader derart verbunden
sind, daß beide jeweils gleichzeitig umgeschaltet werden.
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Ist die Kupplung 124 geschlossen und das Ventil 131 in der in der
Zeichnung dargestellten geöffneten Stellung und das Ventil 132 in der in der Zeichnung
dargestellten Stellung, in der es die Leitung 62 mit dem Anschluß der Hydropumpe
61 verbindet, so wird über die Steuer- und Regeleinrichtung 73 bs 78 und 100 bis
105 die Drehzahl der durch die Kupplung 124 miteinander gekuppelten Wellen 121 und
125 bestimmt und damit die Drehzahl, mit der der Verbraucher mechanischer Energie
122 durch die Welle 121 angetrieben wird. Die Regelfunktion entspricht dabei der
der in Figur 3 dargestellten Schaltung mit dem Unterschied, daß nicht die erste
Verdrängermaschine 96 dazu dient, die Bewegungsgeschwindigkeit eines anderen Verbrauchers
hydraulischer Energie zu steuern sondern daß der Hydrokonstantmotor 126 unmittelbar
selbst der gesteuerte Verbraucher ist.
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In einem anderen Schaltzustand ist die Kupplung 124 gelöst und das
Ventil 131 in der geschlossenen Stellung und das Ventil 132 in der zweiten Schaltstellung,
in der es den Anschluß der Hydropumpe 61 mit der Leitung 133 verbindet. Funktionsmäßig
ist jetzt die gleiche Wirkung erzielt wie in dem~Ausführungsbeispiel gemäß Figur
4, wobei lediglich an die Stelle der einstellbaren Pumpe 96 die einstellbare Pumpe
61 getreten ist und an die Stelle des Zylinders 4 mit dem Kolben 3 der Hydrokonstantmotor
126 mit der Last 122 getreten ist.
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In der Zeichnung ist dargestellt, daß die Leitung 128 parallel zur
Drucknetzleitung 1 weitergeführt werden kann. Dadurch ist es möglich, zwischen die
Drucknetzleitung 1 und die Rücklaufleitung 128 mehrere dem Hydromotor 126 entsprechende
Hydromotoren über jeweils eine der Leitung 55 entsprechende und eine der Leitung
127 entsprechende Leitung zu schalten. Ist dann in der Leitung 55 und jeder zu dieser
analog parallelen Leitung und bzw. oder in der Leitung 127 und in jeder zu dieser
parallel analogen Leitung ein willkürlich absperrbares Ventil angeordnet und sind
alle diese Hydrokonstantmotoren an die Kupplung 124 anschließbar, so ist es möglich,
wahlweise einen von mehreren einfachen und damit billigen Hydrokonstantmotoren bezüglich
ihrer Drehzahl mittels einer einzigen einstellbaren Verdrängermaschine 61 zu steuern
und zu regeln. In einer anderen Ausgestaltungsform ist es auch nicht erforderlich,
daß die Leitung 128 weitergeführt wird, aber es ist möglich, daß je nach der Art
der anzutreibenden Last 122 willkürlich zwischen die Leitungen 55 und 127 wahlweise
einer von mehreren Konstantmotoren, die dem Konstantmotor 126 entsprechen und jeweils
an einen bestimmten Verbraucher mechanischer Energie angeschlossen sind, anzuschließen
und gleichzeitig an die Kupplung 124 anzuschließen. Auch dadurch wird erzielt, daß
jeder Verbraucher mechanischer Energie, der dauernd fest mit einem Hydromotor verbunden
sein soll, nur mit einem Hydrokonstantmotor verbunden sein muß und trotzdem der
jeweils mit seinem Verbraucher mechanischer Energie eingebaute Hydrokonstantmotor
bezüglich seiner Drehzahl geregelt werden kann. Auch kann an die Kupplung 124 eine
Welle eines Hydrokonstantmotors angeschlossen werden, dem eine Zylinder-Kolben-Anordnung
3, 4 entsprechend Figur 2 nachgeschaltet ist.
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Zum Steuern der Bewegungsgeschwindigkeit des Verbrauchers hydraulischer
Energie genügt es in der einfachsten Ausgestaltungsform der jeweiligen Ausführungsbeispiele,
die Einstellung der jeweils einstellbaren Verdrängermaschi ne willkürlich zu steuern
und die sich ergebende Bewegungsgeschwindigkeit zu beobachten und gegebenenfalls
die willkürl i che Einstellung der beobachteten Geschwindigkeit entsprechend zu
variieren.
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