DE3617262A1 - Hydrostatischer antrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen aus einer Hydropumpe und einem Hydromotor bestehenden hydrostatischen An­ trieb für den mit dem Hydromotor gekoppelten Lüfter mindestens eines einen von einer Kühlflüssigkeit, z. B. Kühlwasser eines Verbrennungsmotors oder Schmieröl, durchströmten Kühler ent­ haltenden Kühlflüssigkeitskreises, wobei die Drehzahl des Hy­ dromotors von einem Ventil beeinflußt wird, das von einer Stell­ einrichtung in Abhängigkeit von der Temperatur der Kühlflüssig­ keit gesteuert ist.

Derartige Antriebe sind aus dem im VDI-Verlag erschienenen "Kraftfahrttechnische Taschenbuch", 19. Auflage, S. 627, 628 der Fa. Robert Bosch GmbH, bekannt. Dort ist das zur Regelung der Kühlleistung des Lüfters verwendete Ventil in einem Bypaß zum Hydromotor angeordnet und für eine stetige Regelung durch ein Druckventil oder ein Drosselventil mit zusätzlichem Bypaß­ druckventil zur Systemdruckbegrenzung realisiert. Verstellt wird es von einer temperaturproportional arbeitenden Stellein­ richtung, z. B. ein Dehnstoffelement mit Wachsfüllung. Dabei verändert es stufenlos den Systemdruck über den abfließenden Bypaß-Strom. Da derartige Lüfter nur während eines geringen Teiles ihrer Betriebsdauer mit Vollast laufen und somit während eines nicht vernachlässigbaren Zeitraumes von der Hydropumpe nicht benötigtes Druckmittel gefördert wird, ist eine solche Betriebsweise mit hohen Energieverlusten verbunden.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Verlustleistung bei einem hydrostatischen Antrieb der eingangs beschriebenen Gattung zu vermindern.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß die Hydro­ pumpe in ansich bekannter Weise verstellbar und in Abhängig­ keit vom Arbeitsdruck des Hydromotors geregelt ist und daß in den Druckmittelkreislauf des Hydromotors ein verstellbares Stromregelventil angeordnet ist, dessen Meßdrossel mit der Stelleinrichtung zusammenwirkt.

Es ist bekannt, derartig geregelte Hydropumpen in Nutzfahr­ zeugen für die Versorgung von Druckmittelverbrauchern zu verwenden, wofür sich die Bezeichnung "load sensing" einge­ führt hat. Auch hier ist in die Zuleitung zum Verbraucher ein verstellbares Stromregelventil angeordnet, das jedoch zur Be­ grenzung des maximal diesem Verbraucher zuführbaren Druckmittel­ stromes dient. Die eigentliche Einstellung der augenblicklichen Leistung des Verbrauchers erfolgt über übliche Schieberventile. Demgegenüber wird bei dem hydrostatischen Antrieb nach der Er­ findung das Stromregelventil dazu verwendet, die Leistung des Lüfters auf die momentan erforderliche Kühlleistung einzustellen, indem dem antreibenden Hydromotor automatisch und unabhängig von der augenblicklichen Drehzahl des die Hydropumpe antreibenden Verbrennungsmotors jeweils das für diese Leistung erforderliche Druckmittel zugeführt wird. Auf Grund des sich dabei einstellen­ den Lastdruckes am Hydromotor wird gleichzeitig die Hydropumpe so eingestellt, daß diese genau die benötigte Druckmittelmenge liefert. Dadurch ist eine praktisch verlustfreie Druckmittel­ belieferung des Hydromotors gegeben.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Merkmale der Erfindung gehen aus den übrigen Patentansprüchen hervor.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 den Hydraulikschaltplan für ein erstes Aus­ führungsbeispiel eines erfindungsgemäßen hy­ drostatischen Antriebes und

Fig. 2 den Hydraulikschaltplan für ein zweites Aus­ führungsbeispiel eines hydrostatischen Antriebes.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 treibt ein Verbrennungs­ motor 1 eine verstellbare Hydropumpe 2, deren Ausgangsleitung 3 mit einer Vielzahl hydrostatisch angetriebener Verbraucher 4, 5, 6, 7 in Verbindung steht. Einer dieser Verbraucher, ein Hydromo­ tor 7, ist mit einem Lüfter 8 antriebsmäßig gekoppelt. Der Lüf­ ter 8 wirkt mit einem Kühler 9 zusammen, der gemeinsam mit einer ebenfalls vom Verbrennungsmotor 1 angetriebenen Umwälzpumpe 10 im Kühlflüssigkeitskreis des Verbrennungsmotors 1 liegt. Der Arbeitsraum sämtlicher Verbraucher 4-7 steht über jeweils zu­ geordnete, zum Arbeitsraum hin schließende Rückschlagventile 11-14 mit dem Regelzylinder 2 a der Hydropumpe 2 in Verbindung, so daß der Arbeitsdruck des jeweils am höchsten belasteten Ver­ brauchers die Hydropumpe 2 veranlaßt, einen ausreichend hohen Ausgangsdruck und das gerade benötigte Druckmittel zu liefern. In die Zuleitung 3 zum Hydromotor 7 liegt ein einstellbares Stromregelventil 15, das aus einer Druckwaage 15 a und einer mit Hilfe einer Stelleinrichtung 16 veränderbaren Meßdrossel 15 b besteht. Die Stelleinrichtung 16, ein Dehnstoffelement mit Wachsfüllung, ist von der auch den Kühler 9 durchsetzenden Kühlflüssigkeit durchströmt.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Stromregelventils 15 in die Leitung 3 zum Hydromotor 7 und die thermostatische Steuerung der Meßdrossel 15 b einerseits sowie die Rückmeldung des Lastdruckes zur Hydropumpe 2 andererseits fördert diese gerade das von den eingeschalteten Verbrauchern angeforderte Druckmittel. Ist lediglich der Lüfter 8 in Betrieb, so ent­ spricht das geförderte Druckmittel gerade der augenblicklichen, von der Stelleinrichtung 16 gemeldeten erforderlichen Kühl­ leistung.

Während des Betriebs der Anlage in einer Weise, die keine zu­ sätzliche Kühlung der Kühlflüssigkeit durch den Lüfter erfor­ dert und bei der auch sonst alle anderen Verbraucher 4-6 ausgeschaltet sind, ist die Meßdrossel 15 mittels der Stell­ einrichtung 16 auf ihren kleinstmöglichen Wert eingestellt, bei welchem ein nur sehr geringer Druckmittelstrom zum Hydro­ motor 7 fließt. Dieser dreht sich dementsprechend im Leerlauf, wobei der zur Hydropumpe 2 rückgemeldete Lastdruck praktisch Null ist. Dadurch stellt sich die Hydropumpe 2 bezüglich ihres Fördervermögens auf diesen relativ geringen Druchfluß ein, wo­ bei auch der Ausgangsdruck der Hydropumpe 2 seinen niedrigsten Wert aufweist. Erhitzt sich durch eine höhere Belastung des Verbrennungsmotors 1 die Kühlflüssigkeit unzulässig stark, so erfolgt auf diesen Temperaturanstieg mittels der Stelleinrich­ tung 16 eine Verstellung der Meßdrossel 15 b auf einen höheren Wert, bei welchem der Durchfluß entsprechend erhöht ist. Die dadurch bewirkte Leistungssteigerung des Hydromotors 7 wird über den daraus resultierenden Anstieg des Arbeitsdruckes der Hydropumpe 2 rückgemeldet. Diese Stellt sich automatisch auf die neuen Bedingungen bezüglich des Ausgangsdruckes und des geförderten Druckmittels ein. Auf diese Weise wird bei jeder beliebigen Antriebsleistung des Hydromotors 7 von der Hydro­ pumpe 2 nur das jeweils benötigte Druckmittel gefördert und so ein sehr verlustarmer Betrieb erreicht.

Wird gleichzeitig mit dem Hydromotor 7 des Lüfters 8 mindestens ein weiterer Verbraucher 4-6 angesteuert, so kann durch ge­ eignete Anordnung von Prioritätsventilen 17-19 sichergestellt werden, daß im Falle nicht genügender Förderleistung der Hydro­ pumpe 2 einer der Verbraucher 4-7 vorrangig versorgt wird. Je nachdem, welchem Verbraucher Priorität eingeräumt wird, ist mit einem geringen Drehzahlabfall des Hydromotors 7 und ent­ sprechender Leistungsminderung des Lüfters 8 zu rechnen, was sich allerdings wegen der in der Regel geringen Dauer der Zu­ schaltung des oder der weiteren Verbraucher nur unwesentlich auswirkt.

Der Schaltplan gemäß Fig. 2 entspricht im wesentlichen dem zu Fig. 1. Er unterscheidet sich hiervon lediglich dadurch, daß der Lüfter 8 nicht nur dem Kühlwasserkreislauf der Brennkraft­ maschine 1 zugeordnet ist, sondern außerdem auch zur Kühlung des verwendeten Druckmittels dient, und daß die Meßdrossel des Stromregelventils 20 durch ein über eine Elektronikschal­ tung 21 proportional ansteuerbares Wegeventil 20 a ersetzt ist. Sowohl dem Kühlwasserkreis als auch dem Druckmittelkreis ist ein Sensor 22 bzw. 23 für das darin geführte Kühlmittel zuge­ ordnet. Beide Sensoren 22, 23 stehen mit der Elektronikschal­ tung 21, die mit Hilfe der mitgeteilten Temperatursignale die jeweils erforderliche Ansteuerung des Wegeventiles 20 a bestimmt, in elektrischer Verbindung. Zweckmäßig wird dabei das Stromregel­ ventil 20 in Abhängigkeit von dem Sensor 22, 23 verstellt, bei dem die Differenz zwischen einem Temperaturgrenzwert des von ihm überwachten Kühlmittels und dessen Temperatur am kleinsten ist.

In bestimmten Situationen kann es geschehen, daß trotz sehr niedriger Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 die Temperatur des Kühlwassers hohe Werte annimmt und der Hydromotor 7 dement­ sprechend auf eine hohe Leistung eingestellt wird. Sofern die Hydropumpe 2 bezüglich ihrer Förderleistung nicht für solche Extremfälle ausgelegt ist, steht möglicherweise für weitere Verbraucher nicht genügend Druckmittel zur Verfügung. Um dies zu vermeiden, ist die Elektronikschaltung 21 ferner mit einem Sensor 24 für die Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 verbunden und erfolgt eine Verstellung des Stromregelventils 20 neben der in Abhängigkeit von der Temperatur eines Kühlmittels zu­ sätzlich in Abhängigkeit von der Drehzahl des Verbrennungsmotors 1. Dabei wird die Druckmittelzufuhr zum Hydromotor 7 ständig so weit begrenzt, daß die Drehzahl des Lüfters 8 in keinem Fall die Dreh­ zahl des Verbrennungsmotors 1 übersteigt.

Claims (5)

1. Aus einer Hydropumpe und einem Hydromotor bestehender hydro­ statischer Antrieb für den mit dem Hydromotor gekoppelten Lüfter mindestens eines einen von einer Kühlflüssigkeit, z. B. Kühlwasser eines Verbrennungsmotors oder Schmieröl, durchströmten Kühler enthaltenen Kühlflüssigkeitskreises, wobei die Drehzahl des Hydromotors von einem Ventil beein­ flußt wird, das von einer Stelleinrichtung in Abhängigkeit von der Temperatur der Kühlflüssigkeit gesteuert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydropumpe (2) in ansich bekannter Weise verstellbar und in Abhängigkeit vom Arbeitsdruck des Hydromotors (7) ge­ regelt ist und daß in den Druckmittelkreislauf des Hydromo­ tors ein verstellbares Stromregelventil (15, 20) angeordnet ist, dessen Meßdrossel ( (15 b), (20 a) ) mit der Stelleinrich­ tung ( (16); (21, 22, 23) ) zusammenwirkt.

2. Hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßdrossel ein elektrisch proportional ansteuer­ bares Wegeventil (20 a) angeordnet ist.

3. Hydrostatischer Antrieb nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Stelleinrichtung für das Wegeventil (20 a) eine Elektronikschaltung (21) dient, die mit jeweils einem Kühlflüssigkeitskreis zugeordneten Temperatursensoren (22, 23) verbunden ist.

4. Hydrostatischer Antrieb nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Stromregelventil (20) in Abhängigkeit von dem Sensor (22, 23) verstellbar ist, bei dem die Differenz der von ihm ermittelten Kühlflüssigkeitstemperatur zu ei­ nem einer jeden Kühlflüssigkeit zugeordneten Temperatur­ grenzwert am kleinsten ist.

5. Hydrostatischer Antrieb nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Stromregelventil (20) zusätzlich in Abhängigkeit von der Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) im Sinne einer Begrenzung der Drehzahl des Lüfters (8) bei niedriger Dreh­ zahl des Verbrennungsmotors (1) verstellbar ist.