WO2008037306A1 - Hydrostatische antriebseinheit - Google Patents

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WO2008037306A1
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hydrostatic drive
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Jörg Dantlgraber
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Robert Bosch Gmbh
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    • F15B2211/7051—Linear output members
    • F15B2211/7053—Double-acting output members

Definitions

  • the invention relates to a hydrostatic drive unit according to the preamble of claim 1.
  • Such hydrostatic drive units are used, for example, for actuating hydraulic cylinders and have a secondary controlled subsystem, which consists essentially of a hydraulic transformer which is connected to a system with impressed pressure.
  • a hydraulic transformer is mechanically coupled hydrostatic units, one of which is connected to the system with the impressed operating pressure, and the other is connected to the consumer, for example a hydraulic cylinder.
  • the unit connected to the cylinder operates as a pump which is driven by the motor fed by the system with impressed operating pressure.
  • the functions of the hydrotransformer reverse and the unit that previously operated as a motor now in turn travels the secondary system.
  • the basic structure of such hydrotransformers for example, in the book "The Hydraulic Trainer", Volume 6, "Hydrostatic drives with secondary control", Chapter 6; Vogel book publisher Würzburg described.
  • EP 0 851 121 a hydraulic transformer with two axial piston machines is disclosed which operate as motor and pump or in reverse function.
  • the pistons of the two axial piston machines are supported on a common swash plate.
  • EP 1 100 670 Bl a hydrostatic drive unit is shown, in which a differential cylinder is actuated by means of a hydraulic transformer.
  • the hydrotransformer is designed with a tank connection, a pressure connection and a working connection, with pressure applied to the pressure connection, for example via a hydraulic accumulator. This pressure also acts in the annulus of the differential cylinder.
  • the bottom-side cylinder chamber is connected to the working port of the hydrotransformer.
  • the invention has for its object to provide a hydrostatic drive unit which allows a control of a consumer, in particular a hydraulic cylinder with low device complexity.
  • This object is achieved by a hydrostatic drive unit with the features of claim 1.
  • a hydrotransformer used in such a hydrostatic drive unit is in principle made of three hydrostatic units, two hydrostatic units, which are preferably designed as constant units, being drivable by an adjustable hydraulic machine.
  • the two ports of a hydrostatic unit with the two pressure chambers of the consumer, for example, the differential cylinder are connected, while a working port of the second hydrostatic unit with the larger of the pressure chambers and a tank port of this hydrostatic unit is connected to a tank.
  • These two hydrostatic units are driven by the adjustable hydromachine, whose pressure connection is connected to a pressure line carrying the impressed pressure and whose tank connection is connected to a tank line leading to the tank.
  • first-mentioned hydrostatic unit pressure medium from the shrinking annulus is promoted in the expanding bottom-side cylinder chamber, for example, when extending a differential cylinder.
  • the further hydrostatic unit conveys pressure fluid from the tank into the increasing pressure chamber.
  • the direction of rotation of the adjustable hydraulic machine is reversed and promoted by the first hydrostatic unit pressure medium from the cylinder chamber into the annulus.
  • the second unit conveys pressure medium back from the cylinder chamber to the tank.
  • the two hydrostatic units are designed as constant units, which are drivable by the adjustable hydraulic machine.
  • the pressure chambers of the hydraulic consumer preferably have different volumes, wherein the delivery port of the first-mentioned hydrostatic unit with the larger and the delivery port of the second hydrostatic unit is connected to the smaller pressure chamber.
  • a second delivery port of the second hydrostatic unit is also connected to the larger of the pressure chambers.
  • the displacement volumes of the two constant units behave according to an advantageous development of each other as the ratio of the piston rod surface to the piston bottom surface.
  • Hydraulic cylinder which is chargeable by a storage loading pump.
  • the dynamic behavior of the hydrostatic drive unit can be improved by a bias of the hydraulic cylinder.
  • the hydrostatic drive unit can be made particularly compact, if the hydrotransformer is formed by a Doppelaxialkolbenmaschine, with a double unit both constant units and the other unit forms the hydraulic adjustable machine.
  • Figure 1 is a schematic diagram of a hydrostatic drive unit according to the invention
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through a hydrotransformer usable in a hydrostatic drive unit according to the invention in FIG. 2
  • FIG. 3 shows an embodiment of a bias voltage for the hydraulic cylinder according to FIG. 1
  • the hydrostatic drive unit 1 shows a circuit diagram of a hydrostatic drive unit 1 for a differential cylinder 2, which has a bottom-side cylinder chamber 4 and a piston rod side annular space 6.
  • the hydrostatic drive unit 1 essentially has a dot-dash line.
  • indicated hydrotransformer 8 consisting of a hydraulic adjusting motor 10, the two constant units, in the present case two constant-displacement pumps 12, 14 drives.
  • a pressure port P of the adjusting motor 10 is connected to a pressure line 16, which is impressed on a hydraulic accumulator 18, a system pressure.
  • the hydraulic accumulator 18 is charged by means of a storage loading pump 20.
  • a tank connection of the variable displacement motor 10 is connected to a tank T via a tank line 22.
  • a delivery port P of the fixed displacement pump 12 opens into a working line 24 leading to the cylinder chamber 4 of the differential cylinder 2.
  • the suction port T of this constant displacement pump 12 is connected to the tank line 22.
  • a delivery port P of the further constant pump 14 opens into the working line 24, while the other delivery port T - called here for simplicity suction port - is connected via a second working line 26 to the annular space 6.
  • Both constant-displacement pumps 12, 14 and the adjusting motor 10 are designed with a reversible conveying direction, so that correspondingly the connections P of the fixed-displacement pumps designated as conveying connection in FIG. 1 can also act as suction connections.
  • the direction of rotation of the adjustment motor 10 is effected by appropriate adjustment of the pivot angle.
  • the displaced from the annular space 6 pressure fluid is summed over the second constant pump 14 to the funded by the constant pump 12 pressure medium flow in the working line 24, so that the differential cylinder 2 extends.
  • the displacement volumes V1 and V2 of the two constant-displacement pumps 12 and 14, respectively, relate to the cylinder surfaces A, B (see FIG. 1) as follows:
  • V1 / V2 (A - B) / B
  • FIG. 2 shows a concrete embodiment of such a hydraulic transformer 8, in which the three hydrostatic units are summarized as an axial piston machine in a compact housing.
  • the basic structure of such a "floating-cup axial piston machine” is known for example from the post-published application 10 2005 056 631.1, so that only the components required for understanding the invention are described here.
  • Such a hydraulic transformer 8 in Axial piston construction has a housing with a central part 28 which is closed at the end by two connection covers 30, 32.
  • a shaft 34 is mounted, which has approximately centrally a radially projecting drive flange 36, in the axis parallel to the shaft axis 38 a plurality of double piston 40 are used, the remote from the drive flange 36, spherical end sections each dipping into a cylinder sleeve 42 and limit each with a working space 60 with this.
  • the ZyIinderhülsen 42 arranged in Figure 2 right of the drive flange 36 are biased by a spring against a cylinder drum 44, which in turn is supported on the front side of a swash plate 46 which is pivotally mounted with its convex back in a corresponding bearing recess 47.
  • kidneys 48, 50 are formed, which are hydraulically connected to a pressure channel 54 and a tank channel 52, which lead to the pressure port P and the tank port T of the adjustment motor 10.
  • the cylinder drum 44 is rotatably connected via a driver 64 with a bearing portion of the shaft 34. This driver 64 is designed so that the cylinder drum 44 can perform a wobbling motion.
  • this cylinder drum 66 is connected via a further driver 68 with another bearing portion of the shaft 34 such that they perform a tumbling motion. can.
  • the left in Figure 2 end face of the cylinder drum 66 is biased against a swash plate 70, on which two radially inner control kidneys 72, 74 and two radially outer control kidneys 76, 78 are formed.
  • the control kidneys 72, 74 are assigned to the constant displacement pump 12 and the outer control kidneys 76, 78 of the constant displacement pump 14.
  • the trained in the swash plate 70 control kidneys 74 and 76 are connected via working channels 80 and 82 with the first working line 24, which in turn opens into the cylinder chamber 4 of the differential cylinder 2.
  • the radially inner control kidney 72 is connected via a further working channel 86 to the further working line 26 and the control kidneys 78 via a tank channel 84 to the tank line 22, so that form the pressure fluid flow paths shown in Figure 1.
  • each second of the left end portions of the double piston 40 and the respective associated cylinder sleeve 42 limited work spaces 88 via a slant channel 90 in the cylinder drum 66 with the control kidney 76 or via another inclined channel 92 with the control kidney 78th connectable.
  • the intervening work spaces 68 can be connected via the dashed lines indicated channels 94, 96 with the control kidneys 74 and 72, respectively. That is, each second end portion of the double piston 40 to the left of the drive flange 36 is thus a piston of the fixed displacement pump 12, while the intermediate end portions piston of the further constant pump 14 are.
  • Such a design principle is known as a so-called "split flow double pump".
  • FIG. 3 shows a possibility for such a bias voltage. Accordingly, branch from the two working lines 24, 26 bias lines 98 and 100 from.
  • the bias line 100 leads to a storage line 102, in which a first aperture 104 is formed with a comparatively large diameter •.
  • the biasing line 102 is connected on the one hand with a hydraulic accumulator 106 and on the other hand via a second orifice 108 with a comparatively small diameter to the tank T.
  • a branch line 110 branches off from the preload line, in which a third diaphragm 112 and a fourth diaphragm 114 are arranged and which opens into the tank T beyond the fourth diaphragm 114.
  • the biasing line 98 is connected to the region between the two apertures 112, 114. In other words, via the two bias lines 98, 100 is tapped between the respective associated apertures 104, 108 and 112, 114, a biasing pressure for the differential cylinder 2, wherein the low pressure medium losses through the small apertures 108, 114 to the tank T out in Purchase can be taken.
  • the adjusting motor 10 is pivoted back to 0, ie the swash plate 46 according to FIG. 2 is set transversely to the shaft axis 38 with its face facing the cylinder drum 44.
  • the control disk 46 ( Figure 2) is pivoted so that the constant displacement pump 12 pressure medium from the tank T in the working line 24 and from there into the bottom-side cylinder chamber 4 promotes.
  • the conveying direction of the constant displacement pumps 12, 14 is reversed by opposing pivoting of the control disk 46, so that corresponding pressure medium from the cylinder chamber 4 via the working line 24 and the constant displacement pump 12 is conveyed into the tank line 22 and from there into the tank T.
  • the constant-displacement pump 14 pressure medium directly from the pressure line 24 via the second working line 26 in the increasing annular space.
  • the tilt angle of the adjustment motor is no longer associated with a precisely defined drive speed, but with impressed system pressure a specific torque.
  • Constant pumps 12, 14 were used in the embodiments described above. In principle, however, variable displacement pumps could also be used.
  • a hydrostatic drive unit for supplying pressure medium to a hydraulic consumer with two pressure chambers.
  • the hydrostatic drive unit has.
  • an adjusting motor and two hydrostatic units which can be driven via the adjusting motor.
  • pressure medium is conveyed directly from one of the pressure chambers into the other pressure chamber.
  • the further hydrostatic unit conveys pressure fluid from a tank in the latter pressure chamber or depending on the drive direction of this in the tank.

Abstract

Offenbart ist eine hydrostatische Antriebseinheit zur Druckmittelversorgung eines hydraulischen Verbrauchers mit zwei Druckräumen. Die hydrostatische Antriebseinheit hat erfindungsgemäß einen Verstellmotor und zwei hydrostatische Einheiten, die über den Verstellmotor antreibbar sind. Über eine der hydrostatischen Einheiten wird Druckmittel direkt von einem der Druckräume in den anderen Druckraum gefördert. Die weitere hydrostatische Einheit fördert Druckmittel aus einem Tank in den letzt genannten Druckraum oder je nach Antriebsrichtung von diesem in den Tank.

Description

Beschreibung
Hydrostatische Antriebseinheit
Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Antriebseinheit gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Derartige hydrostatische Antriebseinheiten werden beispielsweise zum Betätigen von Hydrozylindem verwendet und weisen ein sekundär geregeltes Subsystem auf, das im Wesentlichen aus einem Hydrotransformator besteht, der an ein System mit aufgeprägtem Druck angeschlossen ist. Bei einem Hydrotransformator handelt es sich im Prinzip um mechanisch gekoppelte hydrostatische Einheiten, von denen die eine an das System mit dem aufgeprägten Betriebsdruck angeschlossen ist, und die andere mit dem Verbraucher, beispielsweise einem Hydrozylinder, verbunden ist. Zum Ausfahren des Hydrozylinders gegen Last arbeitet die mit dem Zylinder verbundene Einheit als Pumpe, die von dem aus dem System mit eingeprägtem Betriebsdruck gespeisten Motor angetrieben wird. Beim Einfahren des Hydrozylinders unter Last kehren sich die Funktionen des Hydrotransformators um und die vorher als Motor arbeitende Einheit fährt nun ihrerseits das Sekundärsystem zurück. Der Grundaufbau derartiger Hydrotransformatoren ist beispielsweise in dem Buch "Der Hydrauliktrainer", Band 6, "Hydrostatische Antriebe mit Sekundärregelung", Kapitel 6; Vogel Buchverlag Würzburg beschrieben.
In der EP 0 851 121 ist ein Hydrotransformator mit zwei Axialkolbenmaschinen offenbart, die als Motor und Pumpe bzw. in umgekehrter Funktion arbeiten. Die Kolben der beiden Axialkolbenmaschinen sind an einer gemeinsamen Schwenkscheibe abgestützt. In der EP 1 100 670 Bl ist eine hydrostatische Antriebseinheit gezeigt, bei der ein Differentialzylinder mittels eines Hydrotransformators betätigbar ist. Der Hydrotransformator ist mit einem Tankanschluss, einem Druckanschluss und einem Arbeitsanschluss ausgeführt, wobei am Druckanschluss, der beispielsweise über einen Hydrospeicher aufgeprägte Druck anliegt. Dieser Druck wirkt auch im Ringraum des Differentialzylinders . Der bodenseitige Zylinderraum ist mit dem Arbeitsanschluss des Hydrotransformators verbunden. Ein derartiges Antriebssystem hat zwar einen vergleichsweise einfachen Aufbau. Es zeigte sich jedoch, dass der Zylinder im Vergleich zu einer Antriebseinheit mit herkömmlicher Ventilsteuerung größer dimensioniert werden muss, weil der Druck im Ringraum B nicht unter den aufgeprägten Druck reduziert werden kann.
Prinzipiell besteht auch die Möglichkeit, dass hydrostatische Antriebssystem mit einem zusätzlichen Hydrotransformator auszuführen, dessen Arbeitsanschluss an den Ringraum angeschlossen ist und an dessen Druckanschluss der über einen Hydrospeicher aufgeprägte Druck anliegt. Bei einem derartigen Ausführungsbeispiel kann zwar der Zylinder mit der gleichen Größe wie bei Systemen mit einer herkömmlichen Ventilsteuerung ausgeführt werden, nachteilig ist jedoch, dass aufgrund des zweiten Hydrotransformators ein erheblicher vorrichtungstechnischer Aufwand erforderlich ist.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hydrostatische Antriebseinheit zu schaffen, die eine Ansteuerung eines Verbrauchers, insbesondere eines Hydrozylinders mit geringem vorrichtungstechnischen Aufwand ermöglicht . Diese Aufgabe wird durch eine hydrostatische Antriebseinheit mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst .
Erfindungsgemäß ist ein bei einer derartigen hydrostatischen Antriebseinheit verwendeter Hydrotransformator im Prinzip aus drei hydrostatischen Einheiten ausgeführt, wobei zwei hydrostatische Einheiten, die vorzugsweise als Konstanteinheiten ausgebildet sind, von einer verstellbaren Hydromaschine antreibbar sind. Dabei sind die beiden Anschlüsse einer hydrostatischen Einheit mit den beiden Druckräumen des Verbrauchers, beispielsweise des Differentialzylinders verbunden, während ein Arbeitsanschluss der zweiten hydrostatischen Einheit mit dem größeren der Druckräume und ein Tankanschluss dieser hydrostatischen Einheit mit einem Tank verbunden ist. Der Antrieb dieser beiden hydrostatischen Einheiten erfolgt über die verstellbare Hydromaschine, deren Druckanschluss an eine den aufgeprägten Druck führende Druckleitung und deren Tankanschluss an eine zum Tank führenden Tankleitung angeschlossen ist. Durch die erstgenannte hydrostatische Einheit wird beispielsweise beim Ausfahren eines Differentialzylinders Druckmittel aus dem sich verkleinernden Ringraum in den sich vergrößernden bodenseitigen Zylinderraum gefördert. Die weitere hydrostatische Einheit fördert Druckmittel vom Tank in den sich vergrößernden Druckraum. Zum Einfahren des Differentialzylinders wird die Drehrichtung der verstellbaren Hydromaschine umgekehrt und von der ersten hydrostatischen Einheit Druckmittel vom Zylinderraum in den Ringraum gefördert. Die zweite Einheit fördert Druckmittel vom Zylinderraum zum Tank zurück.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die beiden hydrostatischen Einheiten als Konstanteinheiten ausgeführt, die von der verstellbaren Hydromaschine antreibbar sind. Die Druckräume des hydraulischen Verbrauchers weisen vorzugsweise unterschiedliche Volumina auf, wobei der Förderanschluss der erstgenannten hydrostatischen Einheit mit dem größeren und der Förderanschluss der zweiten hydrostatischen Einheit mit dem kleineren Druckraum verbunden ist.
Bei einer derartigen Konstruktion wird es bevorzugt, wenn ein zweiter Förderanschluss der zweiten hydrostatischen Einheit ebenfalls mit dem größeren der Druckräume verbunden ist.
Die Verdrängungsvolumina der beiden Konstanteinheiten verhalten sich gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung zueinander wie das Verhältnis aus der Kolbenstangenfläche zur Kolbenbodenfläche.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erfolgt das Aufprägen des Systemdrucks über . einen
Hydrozylinder, der von einer Speicherladepumpe aufladbar ist.
Das dynamische Verhalten der hydrostatischen Antriebseinheit lässt sich durch eine Vorspannung des Hydrozylinders verbessern.
Die hydrostatische Antriebseinheit lässt sich besonders kompakt ausführen, wenn deren Hydrotransformator durch eine Doppelaxialkolbenmaschine gebildet ist, wobei eine Doppeleinheit beide Konstanteinheiten und die andere Einheit die verstellbare Hydromaschine ausbildet.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 ein Prinzip-Schaltbild einer erfindungsgemäßen hydrostatischen Antriebseinheit;
Figur 2 einen Längsschnitt durch einen bei einer erfindungsgemäßen hydrostatischen Antriebseinheit verwendbaren Hydrotransformator in
Doppelaxialkolbenbauweise und
Figur 3 ein Ausführungsbeispiel einer Vorspannung für den Hydrozylinder gemäß Figur 1.
Figur 1 zeigt ein Schaltschema einer hydrostatischen Antriebseinheit 1 für einen Differentialzylinder 2, der einen bodenseitigen Zylinderraum 4 und einen kolbenstangenseitigen Ringraum 6 aufweist. Die hydrostatische Antriebseinheit 1 hat im Wesentlichen einen strichpunktiert. angedeuteten Hydrotransformator 8, bestehend aus einem hydraulischen Verstellmotor 10, der zwei Konstanteinheiten, im vorliegenden Fall zwei Konstantpumpen 12, 14 antreibt. Ein Druckanschluss P des Verstellmotors 10 ist an eine Druckleitung 16 angeschlossen, der über einen Hydrospeicher 18 ein Systemdruck aufgeprägt ist. Das Laden des Hydrospeichers 18 erfolgt- mittels einer Speicherladepumpe 20. Ein Tankanschluss des ■ Verstellmotors 10 ist über eine Tankleitung 22 mit einem Tank T verbunden.
Ein Förderanschluss P der Konstantpumpe 12 mündet in einer zum Zylinderraum 4 des Differentialzylinders 2 führenden Arbeitsleitung 24. Der Sauganschluss T dieser Konstantpumpe 12 ist an die Tankleitung 22 angeschlossen.
Ein Förderanschluss P der weiteren Konstantpumpe 14 mündet in die Arbeitsleitung 24 ein, während der andere Förderanschluss T - hier der Einfachheit halber Sauganschluss genannt - über eine zweite Arbeitsleitung 26 an den Ringraum 6 angeschlossen ist. Beide Konstantpumpen 12, 14 und der Verstellmotor 10 sind mit umkehrbarer Förderrichtung ausgeführt, so dass entsprechend die in Figur 1 als Förderanschluss bezeichneten Anschlüsse P der Konstantpumpen auch als Sauganschlüsse wirken können. Die Drehrichtungsumkehr des Verstellmotors 10 erfolgt durch entsprechende Einstellung des Schwenkwinkels.
Dieser wird zum Ausfahren des Differentialzylinders 2 so eingestellt, dass die Konstantpumpe 12 Druckmittel aus dem Tank T über die Tankleitung 22 ansaugt und über den Förderanschluss P und die Arbeitsleitung 24 in den bodenseitigen Zylinderraum 4 fördert. Das aus dem Ringraum 6 verdrängte Druckmittel wird über die zweite Konstantpumpe 14 zu dem von der Konstantpumpe 12 geförderten Druckmittelvolumenstrom in der Arbeitsleitung 24 summiert, so dass der Differentialzylinder 2 ausfährt.
Die Verdrängungsvolumina Vl und V2 der beiden Konstantpumpen 12 bzw. 14 verhalten sich zu den Zylinderflächen A, B (siehe Figur 1) wie folgt:
V1/V2 = (A - B) /B
wobei die Flächendifferenz A - B der Kolbenstangenfläche C entspricht.
Figur 2 zeigt ein konkretes Ausführungsbeispiel eines derartigen Hydrotransformators 8, bei dem die drei hydrostatischen Einheiten als Axialkolbenmaschine in einem kompakten Gehäuse zusammengefasst sind. Der Grundaufbau einer derartigen "Floating-Cup-Axialkolbenmaschine" ist beispielsweise aus der nachveröffentlichten Anmeldung 10 2005 056 631.1 bekannt, so dass hier nur die zum Verständnis der Erfindung erforderlichen Bauelemente beschrieben werden. Ein derartiger Hydrotransformator 8 in Axialkolbenbauweise hat ein Gehäuse mit einem Mittelteil 28, das stirnseitig durch zwei Anschlussdeckel 30, 32 verschlossen ist. In dem Gehäuse ist eine Welle 34 gelagert, die etwa mittig einen radial vorstehenden Antriebsflansch 36 hat, in den achsparallel zur ■ Wellenachse 38 eine Vielzahl von Doppelkolben 40 eingesetzt sind, deren vom Antriebsflansch 36 entfernte, kugelig ausgeführte Endabschnitte jeweils in eine Zylinderhülse 42 eintauchen und mit dieser jeweils einen Arbeitsraum 60 begrenzen. Die in Figur 2 rechts vom Antriebsflansch 36 angeordneten ZyIinderhülsen 42 sind über ein Feder verschiebbar gegen eine Zylindertrommel 44 vorgespannt, die ihrerseits stirnseitig an einer Schrägscheibe 46 abgestützt ist, die mit ihrer balligen Rückseite in einer entsprechenden Lagerausnehmung 47 verschwenkbar gelagert ist. In dieser sind Nieren 48, 50 ausgebildet, die hydraulisch mit einem Druckkanal 54 bzw. einem Tankkanal 52 verbunden sind, die zum Druckanschluss P bzw. zum Tankanschluss T des Verstellmotors 10 führen. Die Zylindertrommel 44 ist über einen Mitnehmer 64 drehfest mit einem Lagerabschnitt der Welle 34 verbunden. Dieser Mitnehmer 64 ist so ausgebildet, dass die Zylindertrommel 44 eine Taumelbewegung ausführen kann.
Um die hydraulische Verbindung zwischen den Nieren 48, 50 und den zugeordneten Kanälen 52 bzw. 54 bei unterschiedlichen Schwenkwinkeln zu ermöglichen, sind an der ballig ausgeführten Rückseite der Schrägscheibe 46 Steuertaschen 56, 58 ausgebildet. Die durch jeweils eine Zylinderhülse 42 und einen Endabschnitt des Doppelkolbens 40 begrenzten Arbeitsräume 60 der Axialkolbeneinheit sind durch jeweils einen Verbindungskanal 62 - in Abhängigkeit von dem Drehwinkel der Zylindertrommel 44 mit einer der Steuernieren 48 bzw. 50 verbindbar, so dass Druckmittel über den Druckkanal 52 in Arbeitsräume 60 einströmen oder aus diesen über den Tankkanal 54 zum Tankanschluss T verdrängt werden kann . Die in Figur 2 links vom Antriebsflansch 36 angeordneten Endabschnitte der Doppelkolben 40 tauchen entsprechend in Zylinderhülsen 42 ein, die auf einer weiteren Zylindertrommel 66 dichtend geführt sind. Auch diese Zylindertrommel 66 ist über einen weiteren Mitnehmer 68 mit einem weiteren Lagerabschnitt der Welle 34 derart verbunden, dass sie eine Taumelbewegung durchführen . kann . Die in Figur 2 linke Stirnfläche der Zylindertrommel 66 ist gegen eine Schrägscheibe 70 vorgespannt, an der zwei radial innen liegende Steuernieren 72, 74 und zwei radial außen liegende Steuernieren 76, 78 ausgebildet sind. Die Steuernieren 72, 74 sind dabei der Konstantpumpe 12 und die außen liegenden Steuernieren 76, 78 der Konstantpumpe 14 zugeordnet. Die in der Schrägscheibe 70 ausgebildeten Steuernieren 74 und 76 sind über Arbeitskanäle 80 bzw. 82 mit der ersten Arbeitsleitung 24 verbunden, die ihrerseits in den Zylinderraum 4 des Differentialzylinders 2 einmündet. Die radial innen liegende Steuerniere 72 ist über einen weiteren Arbeitskanal 86 mit der weiteren Arbeitsleitung 26 und die Steuerniere 78 über einen Tankkanal 84 mit der Tankleitung 22 verbunden, so dass sich die in Figur 1 dargestellten Druckmittelströmungspfade ausbilden.
Wie weiterhin in Figur 2 dargestellt, ist jeder zweite der von den linken Endabschnitten der Doppelkolben 40 und der jeweils zugeordneten Zylinderhülse 42 begrenzte Arbeitsräume 88 über einen Schrägkanal 90 in der Zylindertrommel 66 mit der -Steuerniere 76 oder über einen weiteren Schrägkanal 92 mit der Steuerniere 78 verbindbar. Die dazwischen liegenden Arbeitsräume 68 sind über die gestrichelt angedeuteten Kanäle 94, 96 mit der Steuerniere 74 bzw. 72 verbindbar. D.h. jeder zweite Endabschnitt des Doppelkolbens 40 links vom Antriebsflansch 36 ist somit ein Kolben der Konstantpumpe 12, während die dazwischen liegenden Endabschnitte Kolben der weiteren Konstantpumpe 14 sind. Ein derartiges Konstruktionsprinzip ist als so genannte "Split Flow-Doppelpumpe" bekannt.
Die vorbeschriebene Doppel-Axialkolbenmaschine zeichnet sich durch einen äußerst einfachen und kompakten Aufbau aus. Hinsichtlich weiterer Details, insbesondere der dichtenden Führung der Zylinderhülsen 42 auf der zugeordneten Zylindertrommel 44 bzw. 66 sei auf die vorgenannte nachveröffentlichte Anmeldung verwiesen, die eine so genannte "Floating-Cup-Pumpe" zeigt.
Das dynamische Verhalten der hydrostatischen Antriebseinheit lässt sich durch Vorspannen des Differentialzylinders 2 verbessern. In Figur 3 ist eine Möglichkeit für eine derartige Vorspannung dargestellt. Demgemäß zweigen von den beiden Arbeitsleitungen 24, 26 Vorspannleitungen 98 bzw. 100 ab. Die Vorspannleitung 100 führt zu einer Speicherleitung 102, in der eine erste Blende 104 mit vergleichsweise großem • Durchmesser ausgebildet ist. Die Vorspannleitung 102 ist einerseits mit einem Hydrospeicher 106 und andererseits über eine zweite Blende 108 mit vergleichsweise geringem Durchmesser mit dem Tank T verbunden. Im Bereich zwischen der ersten Blende 104 und dem Hydrospeicher 106 zweigt von der Vorspannleitung eine Zweigleitung 110 ab, in der eine dritte Blende 112 und eine vierte Blende 114 angeordnet sind und die jenseits von der vierten Blende 114 in den Tank T einmündet. Die Vorspannleitung 98 ist an den Bereich zwischen den beiden Blenden 112, 114 angeschlossen. Mit anderen Worten gesagt, über die beiden Vorspannleitungen 98, 100 wird zwischen den jeweils zugeordneten Blenden 104, 108 bzw. 112, 114 ein Vorspanndruck für den Differentialzylinder 2 abgegriffen, wobei die geringen Druckmittelverluste über die kleinen Blenden 108, 114 zum Tank T hin in Kauf genommen werden können .
In der Grundposition ist der Verstellmotor 10 auf 0 zurückgeschwenkt, d.h. die Schrägscheibe 46 gemäß Figur 2 ist mit ihrer zur Zylindertrommel 44 weisenden Stirnfläche quer zur Wellenachse 38 eingestellt. Zum Ausfahren des Differentialzylinders 2 wird die Steuerscheibe 46 (Figur 2) so verschwenkt, dass die Konstantpumpe 12 Druckmittel aus dem Tank T in die Arbeitsleitung 24 und von dort in den bodenseitigen Zylinderraum 4 fördert. Die weitere Konstantpumpe 14 fördert das Druckmittel aus dem sich verkleinernden Ringraum 6 zusätzlich in die Arbeitsleitung 24. Zum Einfahren des Zylinders wird durch entgegengesetztes Verschwenken der Steuerscheibe 46 die Förderrichtung der Konstantpumpen 12, 14 umgedreht, so dass entsprechend Druckmittel aus dem Zylinderraum 4 über die Arbeitsleitung 24 und die Konstantpumpe 12 in die Tankleitung 22 und von dort in den Tank T gefördert wird. Gleichzeitig fördert die Konstantpumpe 14 Druckmittel direkt aus der Druckleitung 24 über die zweite Arbeitsleitung 26 in den sich vergrößernden Ringraum 6.
Im Gegensatz zu konventionellen Antriebssystemen ist der Schwenkwinkel des Verstellmotors nicht mehr einer genau definierten Antriebsdrehzahl zugeordnet, sondern bei aufgeprägtem Systemdruck einem bestimmten Drehmoment.
Bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen wurden Konstantpumpen 12, 14 verwendet. Prinzipiell könnten jedoch auch Verstellpumpen eingesetzt werden.
Offenbart ist eine hydrostatische Antriebseinheit zur Druckmittelversorgung eines hydraulischen Verbrauchers mit zwei Druckräumen. Die hydrostatische Antriebseinheit hat. erfindungsgemäß einen Verstellmotor und zwei hydrostatische Einheiten, die über den Verstellmotor antreibbar sind. Über eine der hydrostatischen Einheiten wird Druckmittel direkt von einem der Druckräume in den anderen Druckraum gefördert. Die weitere hydrostatische Einheit fördert Druckmittel aus einem Tank in den letzt genannten Druckraum oder je nach Antriebsrichtung von diesem in den Tank.

Claims

12Patentansprüche
1. Hydrostatische Antriebseinheit zur Druckmittelversorgung eines hydraulischen Verbrauchers (2) mit zwei Druckräumen (4, 6), beispielsweise eines Differentialzylinders, mit einer hydrostatischen Einheit (12, 14), die von einer verstellbaren Hydromaschine (10) antreibbar ist und die einen mit einen der Druckräume (4) verbundenen Förderanschluss (P) hat, wobei ein Sauganschluss (T) der Hydromaschine (10) mit einem Tank (T) und ein Druckanschluss (P) der Hydromaschine (10) mit einer Druckleitung (16) verbunden ist, gekennzeichnet durch eine weitere, von der Hydromaschine (10) antreibbare hydrostatische Einheit (14), deren Förderanschluss (B) mit dem weiteren Druckraum (6) verbunden ist.
2. Hydrostatische Antriebseinheit nach Patentanspruch 1, wobei die hydrostatischen Einheiten als Konstanteinheiten
(12, 14) ausgeführt sind.
3. Hydrostatische Antriebseinheit nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei die Druckräume (4, 6) unterschiedliche Volumina haben und der Förderanschluss (P) der ersten hydrostatischen Einheit (12) mit dem größeren und der Förderanschluss (B) der zweiten hydrostatischen Einheit (14) mit dem kleineren Druckraum (6) verbunden ist.
4. Hydrostatische Antriebseinheit nach Patentanspruch 3, wobei ein weiterer Förderanschluss (A) der zweiten hydrostatischen Einheit (14) ebenfalls mit dem größeren Druckraum (4) verbunden ist.
5. Hydrostatische Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Verdrängungsvolumina der beiden hydrostatischen Einheiten
(12, 14) sich wie folgt zu den Wirkflächen der Druckräume (4, 6) verhalten: 13
V1 /V2 = ( A - B ) /B mit A bodenseitige Zylinderfläche, mit B ringraumseitige Zylinderflache .
6. Hydrostatische Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Druckleitung (16) ein Druck aufgeprägt ist.
7. Hydrostatische Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Aufprägen des Drucks mittels eines Hydrospeichers (18) erfolgt, der von einer Speieherladepumpe (20) aufladbar ist.
8. Hydrostatische Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Druckräume (4, 6) des Verbrauchers vorgespannt sind.
9. Hydrostatische Antriebseinheit mit einer Doppelaxialkolbenmaschine mit zwei Einheiten, wobei eine Doppeleinheit beide Konstanteinheiten (12, 14) und die andere Einheit die verstellbare Hydromaschine (10) ausbildet .
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