-
Die Erfindung betrifft einen hydrostatischen Antrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
-
Derartige hydrostatische Antriebe werden beispielsweise bei Nutzfahrzeugen als Zusatzantrieb für die Vorderräder verwendet, während die Hinterachse über einen konventionellen mechanischen Antriebsstrang angetrieben wird.
-
Ein derartiges Nutzfahrzeug mit konventionellem und hydraulischem Antriebsstrang ist beispielsweise in der
DE 42 12 983 C2 erläutert. Bei dieser Lösung kann der hydraulische Antriebsstrang bei Bedarf über eine Ventilanordnung zugeschaltet werden, wobei jedem Rad der Vorderachse ein Hydromotor zugeordnet ist, die über eine über Null verschwenkbare Verstellpumpe mit Druckmittel versorgt wird, um die Vorderräder anzutreiben. Das bekannte System ist darüber hinaus mit einem Retarder ausgeführt, über den die Bremsanlage des Nutzfahrzeuges beim Bremsen hydraulisch unterstützt werden.
-
Ein Nachteil dieser Lösung ist, dass sowohl bei der Retarderfunktion als auch in der Antriebsfunktion das Druckmittel in dem einen geschlossenen Kreislauf bildenden hydraulischen Antriebsstrang stark erwärmt wird. Ein weiterer Nachteil dieser Lösung besteht darin, dass bei abgeschaltetem hydraulischen Antriebsstrang die Hydromotoren mit den Rädern der Vorderachse mitlaufen und somit aufgrund der damit einhergehenden Reibung den Spritverbrauch erhöhen.
-
Zur Vermeidung des erst genannten Nachteils wird in der
DE 39 26 354 C2 ein Hydromotor beschrieben, der mit einem Spülventil ausgeführt ist, um einen Druckmittelanteil dem geschlossenen Kreislauf zu entnehmen und zu einem Tank zurück zu führen, aus dem die entnommene Menge über eine Speisepumpe ausgeglichen wird. Auf diese Weise kann eine übermäßige Druckmittelerwärmung zuverlässig vermieden werden.
-
Zur Vermeidung des zweit genannten Nachteils ist in der
US 6,367,572 B1 ein Fahrzeug mit einem konventionellem mechanischen Antriebsstrang und einem hydraulischen Antriebsstrang erläutert. Dabei ist ein Hydromotor beiden Rädern der Vorderachse zugeordnet und in Radialkolbenbauweise ausgeführt. Eine derartige Radialkolbenmaschine hat eine Vielzahl von an einem Hubring abgestützten Kolben, die einen Arbeitsraum begrenzen, wobei die Arbeitsräume auf einander folgend mit Hoch- und Niederdruck verbunden werden, um den Hydromotor anzutreiben. Beim Abschalten des hydraulischen Antriebsstranges wird dieser in einen „Free-Wheeling-Modus” verstellt, bei dem die Arbeitsräume mit Tankdruck oder einem vergleichsweise niedrigem Druck beaufschlagt sind, während Hubring – oder gehäuseseitig – ein Speisedruck oder ein sonstiger Druck wirkt, der größer als der Tankdruck ist. Der aus dem höheren Gehäusedruck resultierend Differenzdruck bewirkt ein „Einfahren” der Kolben, so dass diese vom Hubring abheben und somit die Reibung bei abgeschaltetem hydraulischen Antriebsstrang verringert wird. Bei der Einstellung der Druckdifferenz über den Kolben ist darauf zu achten, dass die in Abheberichtung wirksame Druckdifferenz so groß ist, dass sie die Kolben gegen die bei der Rotation wirkenden Fliehkräfte in der Abhebestellung hält.
-
Nachteilig bei dieser Lösung ist zum einen, dass ein vergleichsweise hoher Druck im Gehäuse wirksam ist, wenn der hydraulische Antriebsstrang in den Free-Wheel-Modus verstellt ist. Darüber hinaus kann sich bei dieser bekannten Lösung das Druckmittel erwärmen, da wiederum keine Gehäusespülung vorgesehen ist.
-
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hydrostatischen Antrieb zu schaffen, der mit minimalem Aufwand einen Betrieb im „Free-Wheel-Modus” ermöglicht und bei dem eine Erwärmung von Druckmittel weitestgehend verhinderbar ist.
-
Diese Aufgabe wird durch einen hydrostatischen Antrieb mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Der erfindungsgemäße hydrostatische Antrieb hat zumindest einen Hydromotor, dessen an einem Motorgehäuse ausgebildete Arbeitsanschlüsse über einen Hochdruck- und einen Niederdruckzweig mit einer Pumpe verbindbar sind und dessen Kolben einerseits von einem Gehäusedruck und andererseits mit Niederdruck oder mit Pumpendruck beaufschlagbar sind. Gehäuseseitig ist ein mit einem Tank verbindbarer Spülanschluss vorgesehen. Des Weiteren hat der hydrostatische Antrieb eine Speiseleitung zum Nachfördern von Druckmittel zur Niederdruckseite und eine Ventilanordnung, über die die beiden Arbeitsanschlüsse mit Tankdruck und der Spülanschluss über eine Speisedruckleitung mit einem Speisedruck beaufschlagbar sind, um einen Free-Wheel-Modus einzustellen. Erfindungsgemäß ist somit das Motorgehäuse mit drei Anschlüssen, den beiden Arbeitsanschlüssen und dem Spülanschluss ausgeführt. Im Motorgehäuse ist ein Freewheelkanal ausgebildet, der den Spülanschluss und einen der mit einem der Arbeitsanschlüsse verbundenen Arbeitskanäle verbindet und in dem ein zu diesem Anschluss hin öffnendes Vorspannventil angeordnet ist, das bei einem wesentlich geringeren Druck als dem Speisedruck öffnet.
-
Hydromotorseitig müssen somit lediglich drei Anschlüsse vorhanden sein. Die Gehäusespülung während des „Free-Wheel-Modus” erfolgt über den Freewheelkanal und das Vorspannventil, so dass einer Druckmittelerwärmung vorgebeugt werden kann.
-
Die erfindungsgemäße Lösung ist demgemäß äußerst kompakt aufgebaut und ermöglicht es, das Motorgehäuse zu spülen, den Hydromotor im Free-Wheel-Modus zu betreiben und darüber hinaus die Anzahl der Zu- und Ableitungen auf ein Minimum, konkret drei Leitungsabschnitte, zu begrenzen.
-
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Speiseleitung eine Drossel zur Begrenzung des Druckmittelstroms von der Speiseleitung zur Speisedruckleitung vorgesehen.
-
Das Vorspannventil ist besonders einfach aufgebaut, wenn es als federvorgespanntes Rückschlagventil ausgeführt ist, wobei die Federrate der Feder die Vorspannung definiert.
-
Die Ventilanordnung hat bei einem Ausführungsbeispiel ein Zuschaltventil, das in einer Stellung die beiden Arbeitsanschlüsse mit dem Tank und in einer anderen Stellung die Arbeitsanschlüsse mit der Hochdruck- oder Niederdruckseite der Pumpe verbindet.
-
Dem Zuschaltventil kann ein Schaltventil zugeordnet sein, das eine in einer Richtung der zweiten Stellung des Zuschaltventils wirksame Steuerfläche in einer Stellung mit Tankdruck und in der anderen Stellung mit Speisedruck beaufschlagt, um das Zuschaltventil zu verstellen. Das Schaltventil verbindet dabei in der einen erst genannten Stellung einen Ausgangsanschluss des Zuschaltventils mit einer Verbindungsleitung, die ihrerseits mit dem Tank oder der Speisedruckleitung verbindbar ist.
-
Bei einer Variante der Erfindung ist das Zuschaltventil als 5/2-Wegeventil mit einem mit Niederdruck verbundenen Ablauf- bzw. einem mit Hochdruck verbundenen Zulaufanschluss, zwei Verbraucheranschlüssen und einem mit dem Tank verbindbaren Tankanschluss ausgeführt.
-
Das Schaltventil kann als 4/2-Wegeventil ausgeführt sein, das in einer Grundstellung die Steuerfläche mit dem Tank und den Tankanschluss des Zuschaltventils mit der Verbindungsleitung und in einer Schaltstellung den Tankanschluss mit dem Tank und die Steuerfläche mit der Verbindungsleitung verbindet.
-
Der Antrieb kann mit einem Aktivierungsventil ausgeführt sein, das in einer Stellung die Speisedruckleitung mit dem Tank und in einer anderen Stellung die Speisedruckleitung mit der Speiseleitung und die Verbindungsleitung mit dem Tank verbindet.
-
Es wird bevorzugt, das Aktivierungsventil als 4/2-Wegeventil auszuführen, das in die eine Stellung vorgespannt und in die andere Stellung umschaltbar ist.
-
Bei einer Variante der Erfindung hat der Antrieb ein Kurzschlussventil, das in einer Stellung den Niederdruckzweig mit dem Hochdruckzweig verbindet und in einer anderen Schaltstellung diese Verbindung sperrt.
-
Das Füllen des Hydromotors ist besonders schnell, wenn der Speise- oder Niederdruck deutlich über 10 bar liegt, während die Federvorspannung des Rückschlagventils deutlich darunter aber größer als der Tankdruck ist.
-
Der Hydromotor des Antriebs ist vorzugsweise mit einem in das Motorgehäuse integrierten Spülventil ausgeführt, das von einer Druckdifferenz zwischen dem Hochdruck- und dem Niederdruckzweig in eine Öffnungsstellung bringbar ist, um eine Verbindung vom ablaufseitigen Arbeitsanschluss zum Spülanschluss aufzusteuern und dem ein Druckhalteventil mit einer Düse nachgeschaltet ist, das bei Überschreiten eines Schwelldrucks im Niederdruckzweig in eine Öffnungsstellung bringbar ist.
-
Das Spülventil kann beispielsweise als 3/3-Wegeventil mit einer federvorgespannten Grundposition und zwei Schaltpositionen ausgeführt sein, in denen jeweils einer der Arbeitskanäle mit dem Spülanschluss verbunden ist.
-
Der Antrieb ist bei einem Ausführungsbeispiel als Fahrantrieb für eine Fahrzeugachse eines Nutzfahrzeuges ausgeführt, wobei jedem Rad dieser Achse ein Hydromotor zugeordnet ist. Dabei kann die andere Achse mit einem konventionellen mechanischen Antrieb angetrieben sein.
-
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine stark vereinfachte Prinzipskizze eines Nutzfahrzeuges mit einem erfindungsgemäßen hydrostatischen Zusatzantrieb;
-
2 ein Schaltbild des hydrostatischen Zusatzantriebs gemäß 1;
-
3 eine vergrößerte Darstellung eines Pumpenaggregates und
-
4 eine vergrößerte Darstellung eines Hydromotors des Zusatzantriebs aus 2.
-
1 zeigt eine stark schematisierte Darstellung eines Lkw's 1, dessen Hinterräder 2 über einen konventionellen mechanischen Antriebsstrang mit Verbrennungsmotor 4, Getriebe 6, Kardanwelle 8 sowie Differential, etc. angetrieben werden. Der Lkw 1 ist mit einem hydraulischen Zusatzantrieb 10 ausgeführt, der wahlweise, beispielsweise im schweren Gelände zugeschaltet werden kann. Dieser hydraulische Zusatzantrieb 10 hat für jedes der Vorderräder 12 eine Hydromotoreinheit 14, die über eine vom Verbrennungsmotor 4 angetriebene Pumpe 16 mit Druckmittel versorgt wird.
-
Gemäß dem vergrößerten Teilausschnitt der Hydromotoreinheit 14 ist diese als inverses Radialkolbentriebwerk ausgeführt, wobei eine Vielzahl von Kolben 18 an einem Hubring 20 abgestützt sind.
-
Die Kolben sind radial verstellbar in Zylinderbohrungen einer Zylindertrommel 22 geführt und begrenzen jeweils einen Arbeitsraum 24, wobei diese Vielzahl von Arbeitsräumen aufeinander folgend mit Hochdruck und Niederdruck verbunden werden, so dass aufgrund des daraus resultierenden Kolbenhubs die Zylindertrommel 22 dreht, wobei die Kolben über Kolbenschuhe 26 am Hubring 20 abgleiten. Die Zylindertrommel 22 ist drehfest mit einer Antriebswelle 28 verbunden, die praktisch die Radachse des jeweiligen Vorderrades 12 bildet. Die Hydromotoreinheit 14 bildet eine Art „Radlager” des jeweiligen Rades.
-
In der dargestellten Position liegen die Kolben am Hubring 20 an, so dass bei nicht angesteuertem Zusatzantrieb 10 und „leer” mitlaufender Hydromotoreinheit 14 erhebliche Reibungsverluste auftreten. Zur Minimierung dieser Reibungsverluste wird die Hydromotoreinheit 14 im eingangs beschriebenen Free-Wheel-Modus betrieben. Dazu wird ein den Hubring 20 tragendes Motorgehäuse 30 mit einem im Folgenden noch näher erläuterten Druck, beispielsweise einem Speisedruck beaufschlagt, während die Arbeitsräume mit dem Tankdruck oder einem sonstigen niedrigeren Druck beaufschlagt sind, so dass durch die Druckdifferenz die Kolben in Richtung zur Antriebswelle 28 eingefahren werden und somit vom Hubring 20 abheben – die Reibungsverluste sind dementsprechend erheblich reduziert.
-
2 zeigt den Schaltplan des hydrostatischen Zusatzantriebes 10 aus 1. Man erkennt die beiden Vorderräder 12, die jeweils über eine Hydromotoreinheit 14a, 14b angetrieben werden. Die Druckmittelversorgung erfolgt über das Pumpenaggregat 16, das über eine Ventilanordnung 32 in hydraulischer Wirkverbindung mit den Hydromotoreinheiten 14a, 14b steht.
-
3 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Pumpenaggregates 16 und der Ventilanordnung 32.
-
Das Pumpenaggregat 16 hat eine über Null verschwenkbare Verstellpumpe 34, die vom Verbrennungsmotor 4 angetrieben wird. Auf der gleichen Antriebswelle 36 sitzt eine Speisepumpe 39, über die Druckmittel aus einem Tank T angesaugt und mit einem Speisedruck, von beispielsweise 20 bis 30 bar in einen Niederdruckzweig des Zusatzantriebes 10 eingespeist werden kann. Bei den folgenden Erläuterungen sei angenommen, dass eine in 3 oben liegende Druckleitung eine Niederdruckleitung 38 ist, während eine andere, mit einem Anschluss der Verstellpumpe 34 verbundene Druckleitung die Hochdruckleitung 40 sein soll. Je nach Ansteuerung der Verstellpumpe 34 kann der HD- und ND-Zweig wechseln.
-
Die Verstellung des Schwenkwinkels der Verstellpumpe
34 erfolgt mittels eines Stellzylinders
42, dessen Stellkolben mit einem Pumpenregelventil
44 verbunden ist, das als über eine Regelelektronik angesteuertes Proportionalventil ausgeführt ist. Das Pumpenaggregat
16 ist über Steuerölanschlüsse X1, X2 an eine Steuerölversorgung angeschlossen. Derartige Druck- und Förderstromregelsysteme für Verstellpumpen
34 sind aus dem Stand der Technik bekannt, so dass auf eine ausführliche Erläuterung verzichtet werden kann. Bei einem derartigen Pumpenregelventil
44 wird der Sollwert als elektrische Größe vorgegeben und in Abhängigkeit von der Ansteuerung des Pumpenregelventils
44 ein Stellkolben des Stellzylinders
42 verstellt, wobei die Rückführung der Ist-Position des Stellkolbens mechanisch – wie im vorliegenden Fall – oder aber auch elektrisch erfolgen kann. Die Lage des Stellkolbens wird dann über die Regelelektronik mit dem vorgegebenen Soll-Wert, der einem bestimmten Fördervolumenstrom entspricht, verglichen und der Stellkolben so lange verstellt, bis Soll- und Ist-Wert übereinstimmen und somit der geforderte Fördervolumenstrom eingestellt ist. Gemäß den vorstehenden Ausführungen wird das Druckmittel in die Hochdruckleitung
40 gefördert und strömt vom Verbraucher, im vorliegenden Fall von den Hydromotoreinheiten
14a,
14b in einem geschlossenen Kreislauf über die Niederdruckleitung
38 zum Niederdruckanschluss der Verstellpumpe
34 zurück. Hinsichtlich weiterer Einzelheiten der Pumpensteuerung sei beispielsweise auf die
DE 10 2004 061 861 B4 verwiesen.
-
Das Pumpenaggregat
16 hat des Weiteren zwei Speiseventile
46,
48, über die Druckmittel in den jeweiligen Niederdruckzweig eingespeist werden kann. Jedes dieser Speiseventile hat in an sich bekannter Weise ein zu jeweils einer Leitung
38,
40 hin öffnendes Rückschlagventil
50, zu dem ein Druckbegrenzungsventil
52 parallel geschaltet ist, das bei Überschreiten eines vorbestimmten Druckes in der zugeordneten Druckleitung
38,
40 eine Druckmittelverbindung zur jeweils anderen Druckleitung aufsteuert. Hinsichtlich des konkreten Aufbaus derartiger Speiseventile
46,
48 wird ebenfalls auf die
DE 10 2004 061 861 B4 verwiesen.
-
Die beiden Eingangsanschlüsse der Speiseventile 46, 48 münden in einem Speisekanal 54, der zu einer Filtereinheit 56 führt, deren Eingangsanschluss mit dem Druckanschluss der Speisepumpe 39 verbunden ist. Ein Sauganschluss der Speisepumpe 39 ist über einen Tankanschluss S und über eine Saugleitung 58 mit dem Tank T verbunden. Bei angesteuerter Speisepumpe 39 wird Druckmittel mit dem Speisedruck (20 bis 30 bar) durch die Filtereinheit 56 und den Speisekanal 54 zum Eingang der beiden Speiseventile 46, 48 gefördert. Das niederdruckseitige Rückschlagventil 50 öffnet dann, so dass Druckmittel in den entsprechenden Niederdruckzweig gefördert wird. Der Druck im Hochdruckzweig wird über das jeweilige Druckbegrenzungsventil 52 des Speiseventils 46, 48 begrenzt, so dass bei Überschreiten dieses Maximaldrucks der Druck zur Niederdruckseite hin abgebaut werden kann.
-
Zur Begrenzung des Speisedrucks auf die vorbeschriebenen 20 bis 30 bar ist im Speisekanal 54 ein Speisedruckbegrenzungsventil 60 vorgesehen.
-
Das Pumpenaggregat
16 hat des Weiteren eine Druckabschneideventileinheit
62, über die der Druck im Hochdruckzweig mittels eins Wechselventils
64 abgegriffen und zu einer Steuerfläche eines Druckabschneideventils
68 geführt wird, das bei Überschreiten eines vorbestimmten Maximaldrucks eine Steuerleitung
70 mit Tankdruck verbindet, so dass die Verstellpumpe
34 in Richtung eines geringeren Fördervolumenstroms verstellt wird. Hinsichtlich weiterer Einzelheiten einer derartigen Druckabschneideventileinheit
62 wird auf die bereits genannte
DE 10 2004 061 861 B4 verwiesen.
-
Das Pumpenaggregat 16 hat zwei Arbeitsanschlüsse A, B, die über Arbeitsleitungen 72, 74 mit der im Folgenden noch näher erläuterten Ventilanordnung 32 und den Hydromotoreinheiten 14a, 14b verbunden sind. Das Pumpenaggregat 16 hat des Weiteren einen Speiseanschluss G, der über einen internen Kanal mit dem Speisekanal 54 verbunden ist und an den eine Speiseleitung 76 mit einer Drossel 78 angeschlossen ist. Ein Leckageanschluss T1 ist über eine Leckageleitung 80 mit einer Tankleitung 82 verbunden, die zum Tank T führt und in der ein weiterer Filter 84 angeordnet ist.
-
Gemäß 3 sind die beiden Arbeitsleitungen 72, 74 über eine Bypassleitung 86 verbunden, in der ein Kurzschlussventil 88 angeordnet ist. Dies ist als elektrisch verstellbares 2/2-Wege-Sitzventil ausgeführt, das in einer federvorgespannten Grundposition die Bypassleitung 86 öffnet und somit die beiden Arbeitsleitungen 72, 74 verbindet und das durch Bestromung eines Elektromagneten in eine Sperrstellung bringbar ist.
-
Die beiden Arbeitsleitungen 72, 74 sind an Anschlüsse eines Zuschaltventils 90 angeschlossen; diese beiden Anschlüsse werden im Folgenden mit den Bezeichnungen S, P versehen.
-
Das Zuschaltventil 90 ist als 5/2-Wegeventil ausgeführt und über eine Feder in eine Grundstellung (a) vorgespannt, in der ein Tankanschluss T mit zwei Ausgangsanschlüssen A, B verbunden ist. Die beiden Anschlüsse S, P sind gesperrt.
-
Durch Beaufschlagen einer Steuerleitung 92 mit einem Steuerdruck kann das Zuschaltventil 90 in eine Schaltstellung (b) verstellt werden, in der der Tankanschluss T abgesperrt und die Anschlüsse S, A sowie P, B mit einander verbunden sind.
-
Der Anschluss T ist über eine Leitung 94 mit einem Anschluss C eines Schaltventils 96 verbunden, an dessen Steueranschluss X die Steuerleitung 92 angeschlossen ist. Das als 4/2-Wegeventil ausgeführte Schaltventil 96 hat des Weiteren einen mit dem Tank T verbundenen Tankanschluss und einen Anschluss P, der über eine Verbindungsleitung 98 mit einem Anschluss P eines Aktivierungsventils 100 verbunden ist. Das Schaltventil 96 ist über eine Feder in eine dargestellte Grundposition vorgespannt, in der die Anschlüsse X, T und C, P mit einander verbunden sind. Dementsprechend ist die Steuerleitung 92 und damit die zugeordnete Steuerfläche des Zuschaltventils 90 in dieser Grundposition zum Tank T hin entlastet. Die beiden Arbeitsanschlüsse A, B des Zuschaltventils 90 sind mit der Verbindungsleitung 98 verbunden, in der – wie im Folgenden noch ausgeführt wird – entweder Tankdruck- oder Speisedruck anliegt.
-
Durch Umschalten des Schaltventils 96 gegen die Kraft der Feder wird der Anschluss P des Schaltventils 96 mit dem Steueranschluss X verbunden, so dass der Druck in der Verbindungsleitung 98 in der Steuerleitung 92 wirksam ist. In dem Fall, in dem in der Verbindungsleitung 98 dann der Speisedruck wirkt, wird das Zuschaltventil 90 in seine Schaltposition (b) verstellt. Beim Umschalten des Schaltventils 96 ist darüber hinaus der Anschluss C mit dem Tankanschluss T verbunden, so dass in der Leitung 94 Tankdruck wirkt.
-
Das Aktivierungsventil 100 ist ebenfalls als 4/2-Wegeventil ausgeführt und hat einen an eine Speisedruckleitung 102 angeschlossenen Arbeitsanschluss D, einen Tankanschluss T und einen Speisedruckanschluss Q. Der Tankanschluss T ist an die Tankleitung 82 angeschlossen, während der Speisedruckanschluss Q mit der Speiseleitung 76 verbunden ist. Das Aktivierungsventil 100 verbindet in seiner dargestellten federvorgespannten Grundposition den Druckanschluss P mit dem Tankanschluss T, so dass die Verbindungsleitung 98 mit der Tankleitung 82 verbunden ist. In dieser Grundposition sind des Weiteren die Anschlüsse Q, D mit einander verbunden, so dass eine Druckmittelverbindung zwischen der Speiseleitung 76 und der Speisedruckleitung 102 vorliegt. Durch Bestromen eines Schaltmagneten wird das Aktivierungsventil 100 umgeschaltet. In dieser Schaltposition sind die Anschlüsse T, D und Q, P mit einander verbunden. Dementsprechend ist dann die Verbindungsleitung 98 mit der Speiseleitung 76 und die Speisedruckleitung 102 mit der Tankleitung 82 verbunden.
-
Gemäß dem Schaltbild in 2 sind an die beiden Arbeitsanschlüsse A, B des Zuschaltventils 90 Verbraucherleitungen 104, 106 angeschlossen, die sich jeweils verzweigen und mit Arbeitsanschlüssen A bzw. B der Hydromotoreinheiten 14a, 14b verbunden sind. Die Speisedruckleitung 102 verzweigt sich ebenfalls und ist an jeweils einen Spülanschluss T der beiden Hydromotoren 14a, 14b angeschlossen.
-
Der Aufbau der Hydromotoreinheiten 14a, 14b wird anhand 4 erläutert, die eine vergrößerte Darstellung der Hydromotoreinheit 14b zeigt. Der Aufbau des anderen Hydromotoreinheit 14a ist entsprechend.
-
Die Hydromotoreinheit 14 hat einen Hydromotor 108, der als verstellbare Hydromaschine ausgeführt sein und – dieses Ausführungsbeispiel ist jedoch nicht dargestellt – auch im Bremsbetrieb zur Rückgewinnung der Bremsenergie als Pumpe wirken könnte.
-
Die beiden Anschlüsse A, B der Hydropumpeneinheit 14 sind über jeweils einen Arbeitskanal 110, 112 mit dem Zulaufanschluss A bzw. dem Ablaufanschluss B des Hydromotors 108 verbunden. Dieser hat des Weiteren einen Anschluss S, der über einen Spülkanal 114 mit dem Spülanschluss T verbunden ist. Wie eingangs anhand 1 erläutert, mündet dieser Spülkanal 114 gehäuseseitig, so dass die Kolben 18 in Einfahrrichtung mit dem Druck im Spülkanal 114 beaufschlagt sind. Das Pumpengehäuse 30 ist in 4 strichpunktiert angedeutet.
-
Vom Spülanschluss T oder vom Spülkanal 114 zweigt ein Freewheelkanal 116 ab, der den Spülanschluss T innerhalb des Pumpengehäuses 30 mit einen der Arbeitskanäle 110, 112, im vorliegenden Fall dem Arbeitskanal 110 verbunden ist. In dem Freewheelkanal 116 ist ein federvorgespanntes Rückschlagventil 118 vorgesehen, dessen Feder einem Druckäquivalent von etwa 3bar entspricht und das zum Arbeitskanal 110 hin öffnet. Zum Öffnen des Rückschlagventils 118 muss der stromaufwärts des Rückschlagventils 118 wirksame Druck um etwa 3bar höher als der an der Rückseite des Rückschlagventils 118 wirkende Druck anliegen.
-
Von den beiden Arbeitskanälen 110, 112 zweigt des Weiteren jeweils ein Kanal 120, 122 ab, die zu zwei Eingangsanschlüssen P, P' eines Spülventils 124 geführt sind.
-
Dieses ist als 3/3-Wegeventil ausgeführt und hat einen Ausgangsanschluss C, an den ein Verbindungskanal 126 angeschlossen ist, der stromaufwärts des Rückschlagventils 118 in den Freewheelkanal 116 einmündet.
-
Das Spülventil 124 hat eine federzentrierte Mittelstellung (0), in der die drei Anschlüsse P, P' und C abgesperrt sind. Der Druck in den jeweiligen Kanälen 120, 122 wird über Steuerkanäle 128, 130 abgegriffen und zu zwei entgegengesetzt liegenden Steuerflächen des Spülventils 124 geführt, so dass das Spülventil 124 je nach anliegender Steuerdruckdifferenz in Richtung einer Steuerdruckschaltstellung (a) oder (b) verstellt wird. In der Schaltstellung (a) ist der Anschluss P' mit dem Ausgangsanschluss C verbunden, während in der Schaltstellung (b) der Anschluss P mit dem Ausgangsanschluss C verbunden wird. Im Verbindungskanal 126 ist eine Drossel 132 vorgesehen. Stromabwärts dieser Drossel 132 ist ein Druckhalteventil 134 angeordnet, das über eine Feder in eine Sperrstellung vorgespannt ist und durch den Druck stormaufwärts der Drossel 132 in eine Öffnungsstellung bringbar ist.
-
Dieses Druckhalteventil
134 öffnet demgemäß erst dann, wenn der Druck im Verbindungskanal
126 und somit die Druckdifferenz über den beiden Arbeitskanälen
110,
112 einen der Feder des Druckhalteventils
134 entsprechenden Schwellwert überschritten hat. Der prinzipielle Aufbau eines derartigen Spülventils ist in der
EP 1 443 220 B1 erläutert, wobei bei dieser Variante noch ein Druckabschaltventil vorgesehen ist.
-
Die 2, 3 und 4 zeigen die jeweiligen Elemente des hydrostatischen Zusatzantriebes 10 im Free-Wheel-Modus, in dem, wie erläutert, die Kolben 18 vom Hubring 120 abgehoben sind.
-
Dazu befinden sich die Ventile der Ventilanordnung 32 jeweils in ihrer federvorgespannten Grundposition. Demgemäß sind die beiden Arbeitsanschlüsse A, B des Zuschaltventils 90 über dessen Tankanschluss T, das Schaltventil 96 sowie das Aktivierungsventil 100 mit dem Tank T verbunden. Des Weiteren sind die Arbeitsleitungen 72, 74 über das Kurzschlussventil 80 miteinander verbunden und somit hydraulisch kurzgeschlossen. In der Grundposition verbindet das Aktivierungsventil 100 des Weiteren die mit der Drossel 78 ausgeführte Speiseleitung 76 mit der an den Spülanschluss P des Pumpengehäuses 30 angeschlossenen Speisedruckleitung 102, so dass entsprechend am Spülanschluss T und somit im Spülkanal 114 der Speisedruck wirkt und die Kolben in Einfahrrichtung beaufschlagt. Wie zuvor erläutert, sind die Arbeitskanäle 110, 112 zum Tank T hin entlastet, so dass an der Rückseite des Rückschlagventils 118 der Tankdruck anliegt. Der Druck stromaufwärts des Rückschlagventils 118 wird dementsprechend auf 3bar oder genauer gesagt den dem Druckäquivalent der Feder des Rückschlagventils 118 entsprechenden Druck begrenzt. Die sich über den Kolben 18 einstellende Druckdifferenz ist hinreichend, um diese gegen die Fliehkraft in ihrer eingefahrenen Position zu halten. In diesem Free-Wheel-Modus ist die Antriebswelle 36 stets angetrieben, so dass entsprechend auch Speisedruck zur Verfügung steht. Die Verstellpumpe 34 wird dabei zurückgefahren.
-
Zum Zuschalten des Zusatzantriebs 16 wird zunächst das Aktivierungsventil 100 in seine Schaltstellung umgeschaltet, in der die Anschlüsse D, T und Q und P miteinander verbunden sind. Dementsprechend wird in den Arbeitskanälen A, B der Speisedruck aufgebaut, da diese über das Zuschaltventil 90 und das Schaltventil 96 sowie das umgeschaltete Aktivierungsventil 100 mit der Speiseleitung 76 verbunden sind.
-
Durch das Umschalten des Aktivierungsventils 100 wird des Weiteren die Speisedruckleitung 102 mit der Tankleitung 82 verbunden, so dass der Gehäusedruck zum Tank hin entlastet wird und sich die Kolben 18 an den Hubring 20 anlegen. Die beiden Arbeitsleitungen 72, 74 sind weiterhin über das Kurzschlussventil 88 hydraulisch kurzgeschlossen. Diese Zuschaltung kann auch während der Fahrt des Fahrtriebs erfolgen.
-
In einer folgenden Sequenz wird dann der Schwenkwinkel der Verstellpumpe 34 so eingestellt, dass der Förderstrom der Pumpe dem Schluckvolumenstrom der beiden Hydromotoreinheiten 14a, 14b plus einer vorbestimmten Schluckvolumenstromdifferenz entspricht.
-
In der Folge wird dann das Schaltventil 96 umgeschaltet, so dass die Steuerleitung 92 mit der Speiseleitung 76 verbunden ist und somit das Zuschaltventil 90 in Umschaltrichtung mit dem Speisedruck beaufschlagt wird. Dem entsprechend schaltet das Zuschaltventil 90 um, so dass die beiden Arbeitsleitungen 72, 74 mit den Verbraucherleitungen 104, 106 und den Arbeitskanälen 110, 112 verbunden sind und somit die Hydromotoren an das hydraulische Netz der Pumpe angeschlossen sind. Die endgültige Zuschaltung erfolgt dann durch Umschalten des Bypassventils 88 in seine Sperrstellung.
-
Zum Abschalten des hydrostatischen Antriebs werden entsprechend die Ventile 88, 96/90 und 100 in dieser Reihenfolge stromlos geschaltet und die Verstellpumpe 34 zurückverschwenkt, so das sich wiederum der „Free-Wheel-Modus” einstellt.
-
Offenbart ist ein hydraulischer Zusatzantrieb mit einem Hydromotor, dessen Arbeitsanschlüsse über einen Hochdruck- und einem Niederdruckzweig mit einer Pumpe verbindbar sind. Der Hydromotor hat des Weiteren einen Spülanschluss, der zum Einstellen eines „Free-Wheel-Modus” mit einem Speisedruck beaufschlagbar ist, während die Arbeitsanschlüsse mit einem Tank verbunden sind. Der Druck am Spülanschluss wird über ein in den Hydromotor integriertes Vorspannventil auf einen vergleichsweise geringen Wert begrenzt, der zwischen dem Speisedruck und dem Tankdruck liegt. Das Vorspannventil ist in einem Freewheelkanal angeordnet, der den Spülanschluss mit einem der Arbeitsanschlüsse hydraulisch verbindet.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 4212983 C2 [0003]
- DE 3926354 C2 [0005]
- US 6367572 B1 [0006]
- DE 102004061861 B4 [0039, 0040, 0043]
- EP 1443220 B1 [0060]
