DE19741204B4

DE19741204B4 - Hydrostatisches Antriebssystem

Info

Publication number: DE19741204B4
Application number: DE19741204.1A
Authority: DE
Inventors: Dr.-Ing. Kraft Wolfgang
Original assignee: Linde Hydraulics GmbH and Co KG
Current assignee: Linde Hydraulics GmbH and Co KG
Priority date: 1997-01-07
Filing date: 1997-09-18
Publication date: 2014-05-22
Anticipated expiration: 2017-09-19
Also published as: DE19741204A1

Abstract

Hydrostatisches Antriebssystem mit einer Pumpe (1) und einem im offenen Kreislauf an die Pumpe (1) angeschlossenen Verbraucher (2), wobei im Zulauf (A; B) des Verbrauchers (2) ein die zufließende Druckmittelmenge bestimmendes Steuerventil (5a; 5b) und im Ablauf (B; A) des Verbrauchers (2) ein die abfließende Druckmittelmenge bestimmendes Bremsventil (5b; 5a) angeordnet sind, wobei das Steuerventil (5a; 5b) sowie das Bremsventil (5b; 5a) durch denselben Steuerdruck (X; Y) beaufschlagbar sind und wobei im Bremsbetrieb der das Bremsventil (5b; 5a) beaufschlagende Steuerdruck (X; Y) im wesentlichen unabhängig von dem das Steuerventil (5a; 5b) beaufschlagenden Steuerdruck in Abhängigkeit von dem zuflußseitigen Druck beeinflußbar ist, wobei zwischen einem Steuerdruckgeber und einer Steuerfläche (20a; 20b) des Steuerventils (5a; 5b) eine Steuerdruckleitung (30a; 30b) angeordnet ist, von der eine erste, vor einer Steuerfläche (21b; 21a) des Bremsventils (5b; 5a) mündende Steuerdruckleitung (31b; 31a) abzweigt, und die Steuerfläche (21b; 21a) des Bremsventils (5b, 5a) an eine zulaufseitige Förderleitung (8a; 8b) stromab des Steuerventils (5a, 5b) mittels einer zweiten Steuerdruckleitung (32b, 32a) angeschlossen ist, in der eine Drossel (52b; 52a) und stromab der Drossel ein in Richtung zur zulaufseitigen Förderleitung (8a, 8b) öffnendes Rückschlagventil (53b; 53a) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten eines bestimmten abflußseitigen Druckwertes der Steuerdruck des Bremsventils (5b; 5a) in Abhängigkeit vom abflußseitigen Druck beeinflußbar ist, wobei die Steuerfläche (21b; 21a) des Bremsventils (5b; 5a) durch den Druck in einer dritten Steuerdruckleitung (33b; 33a) beaufschlagbar ist, die an eine ablaufseitige Förderleitung (8b; 8a) stromauf des Bremsventils (5b; 5a) anschließbar ist, und in der dritten Steuerdruckleitung (33b; 33a) ein Vorsteuerelement angeordnet ist, das durch den Druck in der ablaufseitigen Förderleitung (8b; 8a) in eine Öffnungsstellung betätigbar ist und eine Verbindung der ablaufseitigen Förderleitung (8b, 8a) mit der Steuerfläche (21b; 21a) des Bremsventils (5b; 5a) herstellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein hydrostatisches Antriebssystem mit einer Pumpe und einem im offenen Kreislauf an die Pumpe angeschlossenen Verbraucher, wobei im Zulauf des Verbrauchers ein die zufließende Druckmittelmenge bestimmendes Steuerventil und im Ablauf des Verbrauchers ein die abfließende Druckmittelmenge bestimmendes Bremsventil angeordnet sind, wobei das Steuerventil sowie das Bremsventil durch denselben Steuerdruck beaufschlagbar sind und wobei im Bremsbetrieb der das Bremsventil beaufschlagende Steuerdruck im wesentlichen unabhängig von dem das Steuerventil beaufschlagenden Steuerdruck in Abhängigkeit von dem zuflußseitigen Druck beeinflußbar ist, wobei zwischen einem Steuerdruckgeber und einer Steuerfläche des Steuerventils eine Steuerdruckleitung angeordnet ist, von der eine erste, vor einer Steuerfläche des Bremsventils mündende Steuerdruckleitung abzweigt, und die Steuerfläche des Bremsventils an eine zulaufseitige Förderleitung stromab des Steuerventils mittels einer zweiten Steuerdruckleitung angeschlossen ist, in der eine Drossel und stromab der Drossel ein in Richtung zur zulaufseitigen Förderleitung öffnendes Rückschlagventil angeordnet sind.
Bremsventile sind in hydrostatischen Antriebssystemen vorgesehen, um Kavitation in der Zulaufseite des Verbrauchers und eine Überschreitung einer bestimmten Bewegungsgeschwindigkeit des Verbrauchers zu verhindern. Der Verbraucher kann hierbei beispielsweise als Hydromotor eines Fahrantriebs ausgebildet sein. Derartige Betriebszustände treten auf, wenn das hydrostatische Antriebssystem abgebremst wird, wobei infolge der Massenträgheit der Druck in der Zulaufseite abnimmt und somit Füllungsmangel auftritt, sowie bei der Bergabfahrt eines mit einem hydrostatischen Fahrantrieb ausgestatteten Fahrzeugs. Hierbei wird in den Hydromotor auf der Abtriebsseite Energie eingespeist, wodurch sich die Druckverhältnisse in den Förderleitungen umkehren und der Hydromotor als Pumpe arbeitet.
Aus der DE 42 35 698 A1 ist ein gattungsgemäßes hydrostatisches Antriebssystem bekannt, bei dem das Bremsventils und das Steuerventils von demselben Steuerdruck beaufschlagbar sind. Mittels einer an die Steuerfläche des Bremsventils und die zulaufseitige Förderdruckleitung angeschlossenen Steuerdruckleitung und einem darin angeordneten Rückschlagventil ist der Steuerduck des Bremsventils vom Druck in der zulaufseitigen Förderdruckleitung beeinflußbar, wodurch das Bremsventil während eines Bremsvorgangs in eine den abflußseitigen Querschnitt der Förderdruckleitung verringernde Schaltstellung beaufschlagt wird. Dadurch wird auf der abflußseitigen Förderdruckleitung Druckmittel aufgestaut und somit der Hydromotor gebremst. Hierbei kann jedoch nicht ausgeschlossen werden, daß der Druck in der abflußseitigen Förderdruckleitung auf unzulässig hohe Werte ansteigt, wodurch die Abflußseite überlastet wird. Um einen derartigen Betriebszustand zu vermeiden, ist es bekannt, separate Druckbegrenzungsventile in den Förderdruckleitungen anzuordnen, die bei Überschreiten eines festgelegten Druckwertes die Ablaufseite mit dem Tank oder der Zulaufseite verbinden.
Aus der DE 41 19 333 A1 ist ein hydrostatisches Antriebssystem bekannt, bei dem stromab eines Steuerwegeventils, mit dem ein im offenen Kreislauf an eine Pumpe angeschlossener Verbraucher steuerbar ist, von dem Steuerwegeventil getrennte Bremsventile angeordnet sind. Das im Ablauf des Verbrauchers angeordnete Bremsventil ist von dem im Zulauf des Verbrauchers anstehenden Druck gesteuert, der an einer in Öffnungsrichtung des Bremsventils wirkenden Steuerdruckfläche ansteht. Das im Ablauf des Verbrauchers angeordnete Bremsventil weist weiterhin die Funktion eines Druckbegrenzungsventils auf, um den an der Ablaufseite des Verbrauchers anstehenden Bremsdruck in einer Bremsphase zu begrenzen. Hierzu ist das Bremsventil mit einer zusätzlichen in Öffnungsrichtung des Bremsventils wirkenden Steuerdruckfläche versehen, die mit dem Ablauf zwischen dem Verbraucher und dem Bremsventil verbunden ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Antriebssystem zur Verfügung zu stellen, bei dem am Bremsventil eine Druckbegrenzung unabhängig vom Druck in der Zulaufseite mit geringem baulichen Aufwand ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei Überschreiten eines bestimmten abflußseitigen Druckwertes der Steuerdruck des Bremsventils in Abhängigkeit vom abflußseitigen Druck beeinflußbar ist, wobei die Steuerfläche des Bremsventils durch den Druck in einer dritten Steuerdruckleitung beaufschlagbar ist, die an eine ablaufseitige Förderleitung stromauf des Bremsventils anschließbar ist, und in der dritten Steuerdruckleitung ein Vorsteuerelement angeordnet ist, das durch den Druck in der ablaufseitigen Förderleitung in eine Öffnungsstellung betätigbar ist und eine Verbindung der ablaufseitigen Förderleitung mit der Steuerfläche des Bremsventils herstellt. Der erfindungswesentliche Gedanke besteht somit darin, das bereits vorhandene Bremsventil zur Druckbegrenzung zu verwenden, indem bei Überschreiten eines maximalen abflußseitigen Druckwertes ein zusätzlicher Steuerölvolumenstrom von der Ablaufseite zum Steuerdruckraum des Bremsventils strömt, wodurch dieses einen größeren Querschnitt in der abflußseitigen Förderleitung freigibt und somit der Druck in der Abflußseite begrenzt wird. Dadurch kann auf separate Druckbegrenzungsventile in der Ablaufseite verzichtet werden, wodurch sich ein geringer baulicher Aufwand und ein geringer Bauraumbedarf ergibt. Das erfindungsgemäße hydraulisch betätigbare Bremsventil wird während eines Bremsvorgangs durch den in der zweiten Steuerdruckleitung anstehenden zulaufseitigen Druck unabhängig vom Steuerduck in der ersten Steuerdruckleitung gesteuert. Der ablaufseitige Druck steht in der dritten Steuerdruckleitung an, wodurch bei Überschreiten eines festlegbaren Druckwertes der Druck in der ablaufseitigen Förderdruckleitung auf die Steuerfläche des Bremsventils einwirkt und somit das Bremsventil einen größeren Ablaufquerschnitt zur Verfügung stellt. Eine Druckbegrenzung in der Ablaufseite wird somit mit einfachen Mitteln durch lediglich eine weitere an die Ablaufseite angeschlossene Steuerdruckleitung ermöglicht. Das Vorsteuerelement öffnet hierbei bei einem festlegbaren Druck in der Ablaufseite die Verbindung der Ablaufseite mit der Steuerfläche des Bremsventils, wodurch die Druckbegrenzung einsetzt. Das Bremsventil wird somit mittels eines einfachen und kostengünstig herstellbaren Vorsteuerelements zur Druckbegrenzung verwendet. Zudem ergibt sich ein kompakter Aufbau des Bremsventils.
Mit besonderem Vorteil ist das Vorsteuerelement als ein in Richtung zur Steuerfläche des Bremsventils öffnendes, einstellbares Rückschlagventil ausgebildet. Ein Rückschlagventil stellt ein einfaches und störungsunanfälliges Ventilelement dar, mit dem aus der Ablaufseite eine Steuerölvolumenstrom zur Betätigung des Bremsventils entnehmbar ist. Die Einstellung des Rückschlagventils bestimmt hierbei den maximalen Druck in der Ablaufseite. Sobald das Rückschlagventil öffnet, wird die Steuerfläche des Bremsventils mit dem ablaufseitigen Druck beaufschlagt, wodurch die Druckbegrenzung einsetzt.
Zweckmäßigerweise ist der Ventilkörper des Rückschlagventils in Schließstellung durch die Kraft einer Feder beaufschlagbar ist, deren Vorspannung mittels einer Einstellschraube veränderbar ist. Dadurch kann das Einsetzen der Druckbegrenzung auf einfache Weise verändert werden.
Zweckmäßigerweise ist bei einem Antriebssystem, bei dem in der Steuerdruckleitung eine Drossel und ein parallel zur Drossel in Richtung zur Steuerfläche des Steuerventils öffnendes Rückschlagventil angeordnet sind und stromauf der Drossel und des Rückschlagventils die erste Steuerdruckleitung, die mit der Steuerfläche des Bremsventils in Verbindung steht, abzweigt, vorgesehen, daß in der ersten Steuerdruckleitung ein in Richtung zur Steuerfläche des Bremsventils öffnendes Rückschlagventil und eine parallel zum Rückschlagventil angeordnete Drossel vorgesehen sind. Ein derartiges Drosselrückschlagventil in der ersten Steuerdruckleitung verhindert, daß bei der Druckbegrenzung und somit einem Anstieg des Steuerdrucks an der Steuerfläche des Bremsventils der Druck in der Steuerdruckleitung und somit an der Steuerfläche des Steuerventils ansteigt. Während der Druckbegrenzung wird dadurch die Funktion des Steuerventils nicht beeinflußt.
Mit besonderem Vorteil ist bei einem Antriebssystem, bei dem der Verbraucher in beide Richtungen betreibbar ist und in jeder der mit der Pumpe in Verbindung bringbaren beiden Förderleitungen des Verbrauchers jeweils ein Bremsventil und ein Steuerventil angeordnet sind, vorgesehen, daß jedes Bremsventil in ein in der jeweiligen Förderleitung angeordnetes Steuerventil integriert und das Steuerventil als in Zwischenstellungen drosselndes Wegeventil ausgebildet ist, das eine erste und eine zweite Steuerfläche aufweist, wobei das Steuerventil bei Beaufschlagung der ersten Steuerfläche mit einem Steuerdruck als Steuerventil und bei Beaufschlagung der zweiten Steuerfläche mit einem Steuerdruck als Bremsventil arbeitet und wobei bei Ansteuerung der ersten Steuerfläche eines Steuerventils die zweite Steuerfläche des weiteren Steuerventil mit demselben Steuerdruck beaufschlagbar ist und die zweite Steuerfläche des Steuerventils sowie die erste Steuerfläche des weiteren Steuerventils durch Anschluß an einen Behälter druckentlastbar sind. Bei einem derartigen kombinierten Steuer- und Bremsventil, bei dem das Bremsventil in das Steuerventil integriert ist und das zur Ansteuerung eines beidseitig betreibbaren Verbrauchers, beispielsweise eines Hydromotors einsetzbar ist, wird ein besonders einfacher Aufbau erzielt, da ein kombiniertes Steuer-Bremsventil zur Verfügung gestellt wird, das entsprechend der Beaufschlagung als Steuerventil und als Bremsventil wirkt, wobei zur Druckbegrenzung keine separaten Druckbegrenzungsventile notwendig sind, da die Druckbegrenzung durch das Vorsteuerelement und das Bremsventil als Hauptstufe ermöglicht wird. Es ergibt sich somit ein geringer Bauraumbedarf.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn das Steuerventil mit dem integrierten Bremsventil jeweils als hohlzylindrisch ausgebildeter, federzentrierter Schieberkolben ausgebildet ist, der an den Stirnflächen erste und zweite Steuerflächen aufweist, wobei die ersten Steuerflächen an die Steuerdruckleitung angeschlossen sind und die zweiten Steuerflächen mit den zweiten und dritten Steuerdruckleitungen in Verbindung stehen, und in einem Gehäuse Anschlußkanäle vorgesehen sind, die von Radialdurchbrüchen der Schieberkolben ansteuerbar sind. Ein derartiger Schieberkolben ist einfach herstellbar und kann auf einfache Weise durch den Druck in den Steuerdruckleitungen beaufschlagt werden.
Mit besonderem Vorteil ist innerhalb der Steuerventile jeweils eine Druckwaage angeordnet. Dadurch kann ein derartiges Ventil in einem Load-Sensing-System verwendet werden, wobei durch die Anordnung der Druckwaage innerhalb der Steuerventile kein zusätzlicher Bauaufwand beansprucht wird.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß innerhalb der Steuerventile eine Nachsaugeeinrichtung vorgesehen ist, die ein in geöffnetem Zustand die Ablaufseite mit der Zulaufseite verbindendes erstes Ventil, sowie ein in geöffnetem Zustand die Zulaufseite mit einem Behälter verbindendes zweites Ventil aufweist. Dadurch wird auf einfache Weise ein Füllungsmangel auf der Zulaufseite vermieden, da Druckmittel bei geringem Zulaufdruck direkt von der Ablaufseite zur Zulaufseite strömen kann
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn der Verbraucher als Hydramotor mit umkehrbarer Bewegungsrichtung ausgebildet ist, wobei die kombinierten Wege-Bremsventile auf parallelen Ventilachsen in der Steuerbodenaufnahme des Hydromotors angeordnet sind. Die Steuerbodenaufnahme des Hydromotors stellt hierbei das Ventilgehäuse dar. Dadurch ergibt sich ein besonders geringer baulicher Aufwand, da kein eigenes Ventilgehäuse notwendig ist.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:
1 einen Schaltplan eines erfindungsgemäßen Antriebssystem,
2 einen Längsschnitt durch die Steuer- und Bremsventile und
3 einen Schnitt durch einen Ventildeckel mit dem Vorsteuerelement der Druckbegrenzung.
Die 1 zeigt ein hydrostatisches Antriebssystem mit einer Pumpe 1, deren Fördervolumen einstellbar ist, und einen an die Pumpe 1 im offenen Kreislauf angeschlossenen Verbraucher 2. Der Verbraucher 2 ist hierbei als Hydromotor mit umkehrbarer Drehrichtung ausgebildet. Die Pumpe 1 saugt aus einem Behälter 3 und fördert in eine Pumpenleitung 4, die jeweils mit dem Eingang eines kombinierten Steuer-Bremsventils 5a, 5b verbunden ist. Eingangsseitig sind die Steuer-Bremsventile 5a, 5b weiterhin jeweils an eine zu dem Behälter führende Tankleitung 7 angeschlossen. An den Ausgang der Steuer-Bremsventile 5a, 5b sind jeweils zu den beiden Verbraucheranschlüssen geführte Förderleitungen 8a und 8b angeschlossen. Ferner ist am Ausgang jedes Steuer-Bremsventile 5a, 5b eine Lastdruckerfassungsleitung 10a bzw. 10b angeschlossen, die mit einem Bedarfstromregler 11 der Pumpe 1 in Verbindung steht.
Die Steuer-Bremsventile 5a, 5b sind als in Zwischenstellungen drosselnde Wegeventile ausgebildet und sperren in Mittelstellung die Verbindung der Pumpenleitung 4 zu den entsprechenden Förderleitungen 8a bzw. 8b. In der Schaltstellung 9 verbinden die Steuer-Bremsventile 5a bzw. 5b die Pumpenleitung 4 mit der Förderleitung 8a bzw. 8b, wobei der Lastdruck des Verbrauchers in die Lastdruckerfassungsleitungen 10a, 10b weitergeleitet wird. Die Steuer-Bremsventile 5a, 5b arbeiten somit in der Schaltstellung 9 als Steuerventile. In der Schaltstellung 10 ist der Anschluß an die Pumpenleitung 4 gesperrt und die Verbindung der Förderleitung 8a bzw. 8b mit der Tankleitung 7 hergestellt. In dieser Schaltstellung weisen die Steuer-Bremsventile 5a bzw. 5b die Funktion eines Bremsventils auf.
Das Steuer-Bremsventile 5a weist eine Steuerfläche 20a auf, die mit einem in einer Steuerdruckleitung 30a geführten Steuerdruck X beaufschlagbar ist. In der Steuerdruckleitung 30a ist ein in Richtung zur Steuerfläche 20a öffnendes Drosselrückschlagventil 40a angeordnet. Stromauf des Drosselrückschlagventil 40a zweigt von der Steuerdruckleitung 30a eine erste Steuerdruckleitung 31b ab, die zu einer Steuerfläche 21b des Steuer-Bremsventile 5b geführt ist. In entsprechender Weise ist zu einer Steuerfläche 20b des Steuer-Bremsventile 5b eine mit Steuerdruck Y beaufschlagbare Steuerdruckleitung 30b geführt, in der ein Drosselrückschlagventil 40b angeordnet ist, wobei stromauf des Drosselrückschlagventils 40b eine erste Steuerdruckleitung 31a zu der der Steuerfläche 20a gegenüberliegenden Steuerfläche 21a des Steuer-Bremsventile 5a geführt ist.
In der Steuerdruckleitung 31a ist eine Drossel 50a und ein in Richtung zur Steuerfläche 21a öffnendes Drosselrückschlagventil 51a vorgesehen. In der Steuerdruckleitung 31b ist entsprechend eine Drossel 50b und ein Drosselrückschlagventil 51b, dessen Rückschlagventil in Richtung zur Steuerfläche 21b des Steuer-Bremsventils 5b öffnet, vorgesehen. Zusätzlich ist zur Steuerfläche 21b des Steuer-Bremsventils 5b eine zweite Steuerdruckleitung 32b geführt, die an die Förderleitung 8a angeschlossen ist. In der Steuerdruckleitung 32b ist eine Drossel 52b und ein in Richtung zur Förderleitung 8a öffnendes Rückschlagventil 53b angeordnet.
In analoger Weise ist eine zweite Steuerdruckleitung 32a zur Beaufschlagung der Steuerfläche 21a des Steuer-Bremsventils 5a vorgesehen, die an die Förderleitung 8b angeschlossen ist und in der eine Drossel 52a und ein in Richtung zur Förderleitung 8b öffnendes Rückschlagventil 53a vorgesehen ist.
Zusätzlich ist an die Steuerfläche 21a des Steuer-Bremsventils 5a eine dritte Steuerdruckleitung 33a geführt, die mit der Förderleitung 8a in Verbindung steht, wobei in der dritten Steuerdruckleitung 33a ein in Richtung zur Steuerfläche 21a öffnendes, einstellbares Rückschlagventil 54a vorgesehen ist. Auf dieselbe Weise ist an die Steuerfläche 21b des Steuer-Bremsventils 5b eine dritte Steuerdruckleitung 33b geführt, die an die Förderleitung 8b angeschlossen ist und in der ein in Richtung zur Steuerfläche 21b öffnendes, einstellbares Rückschlagventil 54b angeordnet ist.
Bei einer Beaufschlagung der Steuerfläche 20a bzw. 20b mit Steuerdruck X bzw. Y werden die Steuer-Bremsventile 5a bzw. 5b in die Schaltstellung 9 ausgelenkt, wodurch diese als Steuerventil arbeiten. Bei einer Beaufschlagung der Steuerflächen 21a bzw. 21b mit Steuerdruck Y bzw. X werden die Steuer-Bremsventile 5a bzw. 5b in die Schaltstellung 10 ausgelenkt und weisen während entsprechender Betriebszustände die Funktion des Bremsventils auf.
Die 2 zeigt einen Längsschnitt durch die kombinierten Steuer-Bremsventile 5a und 5b, die jeweils als Längsschieberventil in Hohlkolbenbauweise ausgebildet sind. Die Steuer-Bremsventile 5a und 5b sind auf parallelen Ventilachsen angeordnet und bestehen aus jeweils einem in einer Gehäusebohrung 101 bzw. 102 eines Gehäuses 100 längsbewegbaren, federzentrierten Schieberkolben 60 bzw. 70. In dem Gehäuse 100 ist ein an die Pumpenleitung 4 der Pumpe angeschlossener Pumpenkanal P vorgesehen, der an einen Ringkanal 110 des Steuer-Bremsventils 5a und einen Ringkanal 111 des Steuer-Bremsventils 5b angeschlossen ist. Das Steuer-Bremsventil 5a ist mit Ringkanälen 112, 113 in Verbindung bringbar, die an die Förderleitungen 8a bzw. 8b angeschlossen sind. In analoger Weise sind an die Förderleitungen 8a, 8b angeschlossenen Ringkanäle 114, 115 im Bereich des Steuer-Bremsventils 5b vorgesehen. Die Ringkanäle 112 und 114 sowie 113 und 115 stehen jeweils miteinander in Verbindung. Bei der Ausbildung des Verbrauchers als Hydromotor können die Ringkanäle 112, 114 sowie 113, 115 in die Steuerbodenaufnahme übergehen und die Steuernieren bilden. Desweiteren sind an jedem Steuer-Bremsventil 5a, 5b zwei Ringkanäle 118, 119 bzw. 116, 117 vorgesehen, die an einen gemeinsamen mit der Ablaßleitung 7 in Verbindung stehenden Tankkanal T angeschlossen sind. An jedem Steuer-Bremsventil 5a, 5b ist ein weiterer Ringkanal 120 bzw. 121 vorgesehen, der an die jeweilige Lastdruckerfassungsleitung angeschlossen ist. Die Steuer-Bremsventile 5a, 5b werden durch den Pumpenkanal P und den Tankkanal T umströmt. Die an die Förderleitungen 4 angeschlossenen Kanäle 110, 111 stehen hierzu miteinander in Verbindung.
Die Gehäusebohrungen 101, 102 des Gehäuses 100 sind an beiden Seiten mittels jeweils eines Ventildeckels 103, 104 verschließbar. Das Steuer-Bremsventil 5a weist an der Stirnfläche des Schieberkolbens 60 eine Steuerfläche 20a auf, die mit dem Ventildeckel 103 einen Steuerdruckraum 20 bildet. Der Steuerdruckraum 20 ist an die Steuerdruckleitung 30a angeschlossen ist, in der das Drosselrückschlagventil 40a angeordnet ist. Stromauf des Drosselrückschlagventil 40a ist die erste Steuerdruckleitung 31b an die Steuerdruckleitung 30a angeschlossen, die an einen Steuerdruckraum 21 des Steuer-Bremsventils 5b angeschlossen ist, der von der an der Stirnfläche des Schieberkolbens 70 angeordneten Steuerfläche 21b und dem Ventildeckel 103 gebildet ist. In der Steuerdruckleitung 31b ist das Drosselrückschlagventil 51b und die Drossel 50b angeordnet. Der Steuerdruckraum 21 des Steuer-Bremsventils 5b steht weiterhin mit einer zweiten Steuerdruckleitung 32b in Verbindung, die an die Förderleitung 8a angeschlossen ist und in der das Rückschlagventil 53b sowie die Drossel 52b angeordnet ist. Eine dritte den Steuerdruckraum 21 beaufschlagende Steuerdruckleitung 33b ist an die Förderleitung 8b angeschlossen, wobei in der Steuerdruckleitung 33b das in Richtung zur Förderleitung 8b öffnende, einstellbare Rückschlagventil 54b angeordnet ist.
In analoger Weise bildet die Stirnfläche des Schieberkolbens 70 im Ventildeckel 104 einen Steuerdruckraum 20 des Steuer-Bremsventils 5b, der an die Steuerdruckleitung 30b angeschlossen ist. Stromauf des in der Steuerdruckleitung 30b angeordneten Drosselrückschlagventils 40b zweigt die zum Steuerdruckraum 21, der aus der an der Stirnfläche des Schieberkolbens 60 angeordneten Steuerfläche 21a und dem Ventildeckel 104 gebildet ist, des Steuer-Bremsventils 5a geführte Steuerdruckleitung 31a ab. In der Steuerdruckleitung 31a ist die Drossel 50a und das Drosselrückschlagventil 51a angeordnet sind. Der Steuerdruckraum 21 des Steuer-Bremsventils 5a ist weiterhin an die zweite Steuerdruckleitung 32a und die dritte Steuerdruckleitung 33a angeschlossen. Die Steuerdruckleitung 32a ist an die Förderleitung 8b angeschlossen und weist das in Richtung zur Förderleitung 8b öffnende Rückschlagventil 53a sowie die Drossel 52a auf. Die Steuerdruckleitung 33a steht mit der Förderdruckleitung 8a in Verbindung und ist mit dem in Richtung zum Steuerdruckraum 21 öffnenden, einstellbaren Rückschlagventil 54a versehen.
Der Schieberkolben 60 des Steuer-Bremsventils 5a ist hohlzylindrisch ausgebildet und weist einen Innenraum 330a auf, der mittels Radialdurchbrüchen an die Ringkanäle 110, 112, 113, 118, 119 und 121 anschließbar ist. Im Innenraum 330a ist ein Druckwaage 320a vorgesehen, die in geöffnetem Zustand die Verbindung des an den Pumpenkanal P anschließbaren Ringkanals 110 mit dem an die Förderdruckleitung 8a in Verbindung bringbaren Ringkanal 112 über die entsprechenden Radialdurchbrüche freigibt. Weiterhin ist eine Nachsaugeeinrichtung vorgesehen, die aus einem Ventil 300a besteht, das im Schieberinnenraum 330a zwischen den in der entsprechenden Schaltstellung zu dem Ringkanal 112 und dem Ringkanal 113, die mit den Förderleitungen 8a, 8b verbunden sind, führenden Radialdurchbrüchen angeordnet ist. Weiterhin ist ein zum Innenraum 300a öffnendes zweites Ventil 310a vorgesehen, das an den mit der Tankleitung in Verbindung stehenden Ringkanal 119 anschließbar ist. Das Ventil 300a sowie das Ventil 310a sind jeweils als federbelastete Rückschlagventile ausgebildet.
In analoger Weise ist der Innenraum 330b des Ventilkörper 70 des Steuer-Bremsventils 5b mittels Radialdurchbrüchen an die Ringkanäle 111, 114, 115, 116, 117 sowie 120 anschließbar. Im Innenraum 330b ist ebenfalls eine Druckwaage 320b angeordnet, die bei einer entsprechenden Ansteuerung des Steuer-Bremsventils 5b die Verbindung der mit dem Pumpenkanal P in Verbindung bringbaren Radialdurchbrüche mit den zur Förderleitung 8b führenden Radialdurchbrüchen freigibt. Im Innenraum 330b ist weiterhin eine aus dem Ventil 300b sowie dem zweiten Ventil 310b gebildete Nachsaugeeinrichtung vorgesehen. Das Ventil 310b verbindet im geöffneten Zustand den Innenraum 300b mit dem an den Tankkanal T angeschlossenen Ringkanal 116. Zwischen den im angesteuerten Zustand des Steuer-Bremsventils 5b mit den Ringkanälen 115 und 114 in Verbindung bringbaren Radialdurchbrüchen ist das Ventil 300b angeordnet.
Die 3 zeigt den Schnitt durch einen Ventildeckel 103 bzw. 104. Der Ventildeckel 103, 104 weist eine Bohrung 200 auf, die an die Steuerdruckleitung 33b bzw. 33a angeschlossen ist. In der Bohrung 200 ist das als Rückschlagventil 54b, 54a ausgebildete Varsteuerelement der Druckbegrenzung angeordnet. Das Vorsteuerelement weist einen Ventilkörper 203 auf, der in Schließstellung von der Kraft einer Feder 201 beaufschlagbar ist. Die Vorspannung der Feder 201 ist mittels einer Einstellschraube 202 stufenlos einstellbar. Die Bohrung 200 ist stromab des Ventilkörpers 203 an den Steuerdruckraum 21 des Steuer-Bremsventils 5b bzw. 5a angeschlossen. Im Ventildeckel 103 bzw. 104 ist eine weitere Bohrung 210 vorgesehen, die an die mit der Förderleitung 8a bzw. 8b in Verbindung stehende zweite Steuerdruckleitung 32b bzw. 32a angeschlossen ist. Die Bohrung 210 steht ebenfalls mit dem Steuerdruckraum 21 des Steuer-Bremsventils 5b bzw. 5a in Verbindung. In der Bohrung 210 ist die Drossel 52b bzw. 52a und das in Richtung zur Förderleitung 8b bzw. 8a öffnende Rückschlagventil 53b bzw. 53a angeordnet.
Das Antriebssystem arbeitet wie folgt:
Bei einer Beaufschlagung der Steuerdruckleitung 30a mit einem Steuerdruck X baut sich ein Druck im Steuerdruckraum 20 des Steuer-Bremsventils 5a und im Steuerdruckraum 21 des Steuer-Bremsventils 5b. Der Steuerdruckraum 21 des Steuer-Bremsventils 5a und der Steuerdruckraum 20 des Steuer-Bremsventils 5b sind über die Drosselrückschlagventile 51a und 40b druckentlastet, wodurch sich ab einem bestimmten Druckwert die Schieberkolben 60, 70 des Steuer-Bremsventils 5a und 5b entgegen der Kraft der Federn nach in der Figur rechts bewegen. Das Steuer-Bremsventil 5a gibt somit die Verbindung des an den Pumpenkanal P angeschlossenen Ringkanal 111 mit dem Schieberinnenraum 330a frei, wodurch die Druckwaage 320a ausgelenkt wird und Druckmittel über den Ringkanal 112 zur Förderdruckleitung 8a strömt. Der Lastdruck des Verbrauchers wird an der Druckwaage 320a erfaßt und in den mit der Lastdruckerfassungsleitung in Verbindung stehenden Ringkanal 121 sowie den Federraum der Druckwaage 320a geleitet. Das Steuer-Bremsventil 5b öffnet die Verbindung des an die Förderdruckleitung 8b angeschlossenen Ringkanals 115 mit dem Schieberinnenraum 330b. Die Druckwaage 320b wird dadurch nach in der Figur rechts ausgelenkt, wodurch Druckmittel von der Förderleitung 8b zu dem mit dem Tankkanal T in Verbindung stehenden Ringkanal 117 strömt. Der Federraum der Druckwaage 320b ist hierbei tankentlastet, wodurch die Druckwaage 320b als Rückschlagventil arbeitet. Das Ventil 300b sowie das Ventil 310b werden durch den an der zulaufseitigen Förderleitung 8a anstehenden Hochdruck in die Schließstellung beaufschlagt, um zu verhindern, daß Druckmittel von der zulaufseitigen Förderleitung 8a zur ablaufseitigen Förderleitung 8b strömt.
Das Steuer-Bremsventil 5a arbeitet somit als Steuerventil und das Steuer-Bremsventil 5b als Bremsventil. Die Förderdruckleitung 8a bildet die Zulaufseite A und die Förderdruckleitung 8b die Ablaufseite B des Verbrauchers.
Fährt ein mit dem beschriebenen hydrostatischen Antriebssystem als Fahrantrieb ausgestattetes Fahrzeug eine Berg hinab, so wird die aus der Hangabtriebskraft resultierende Energie des Fahrzeugs auf die Abtriebsseite des Hydromotors eingespeist, wodurch sich die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs erhöht und somit der Hydromotor mehr Druckmittel benötigt als diesem durch das Steuerventil zuströmen kann. Infolge dessen sinkt der Druck in der zulaufseitigen Förderdruckleitung 8a ab. Unterschreitet der Zulaufdruck den Wert des Steuerdrucks X im Steuerdruckraum 21 des Steuer-Bremsventils 5b, öffnet das Rückschlagventil 53b in der Steuerdruckleitung 32b, wodurch sich der Druck im Steuerdruckraum 21 abbaut und der Schieberkolben 70 des Steuer-Bremsventils 5b durch die Kraft der Feder nach in der Figur links bewegt wird. Dadurch wird der Strömungsquerschnitt vom Ringkanal 115 in den Schieberinnenraum 330b verringert, so daß in der ablaufseitigen Förderleitung 8b Druckmittel aufgestaut wird. Dadurch kehren sich die Druckverhältnisse um, wodurch der Hydromotor als Pumpe arbeitet und abgebremst wird.
Die Drossel 50b in der Steuerdruckleitung 31b und die Drossel 52b in der Steuerdruckleitung 32b sind derart abgestimmt, daß der als Bremsventil wirkende Schieberkolben 70 des Steuer-Bremsventils 5b vollständig schließen kann, ohne daß der Zulaufdruck unter einen bestimmten Wert absinkt. Zudem verhindern diese, daß der im Steuerdruckraum 20 anstehende Steuerdruck X des als Steuerventil arbeitenden Steuer-Bremsventil 5a absinkt und sich der Schieberkolben 60 in Schließstellung bewegt, wodurch der zufließende Druckmittelstrom vermindert würde. Es findet somit keine Mitkopplung statt, bei der es zu einem instabilen Bremsvorgang kommen kann.
Auf dieselbe Weise kann durch eine Verringerung des Steuerdrucks eine Verringerung des Volumenstroms erreicht werden, wodurch das Fahrzeug gezielt abgebremst wird.
Um in der Bremsphase Füllungsmangel und Kavitation in der Zulaufseite 8a des Verbrauchers zu verhindern, ist an dem als Bremsventil arbeitenden Steuer-Bremsventil 5b die Nachsaugeeinrichtung vorgesehen. Diese weist das Ventil 300b auf. Das Ventil 300b wird durch den im Schieberinnenraum 330b aufgestauten Bremsdruck in die Öffnungsstellung beaufschlagt, sobald der Druck in der zulaufseitigen Förderleitung 8a und somit im Ringkanal 114 den Druck im Schieberinnenraum 330b und somit in der ablaufseitigen Förderleitung 8b unterschreitet. Durch das Ventil 300b kann somit Druckmittel aus der Förderleitung 8b zur Förderleitung 8a und somit von der Ablaufseite B zur Zulaufseite A des Verbrauchers strömen. Das Nachsaugeventil 300b ist im Schieberinnenraum 330b des Bremsventils 5b angeordnet und wird durch den Rücklaufdruck unmittelbar stromab des Drosselquerschnitts des Bremsventils beaufschlagt, der von dem mit dem Ringkanal 115 in Verbindung bringbaren Radialdurchbrüchen gebildet wird. Dadurch steht für die Entnahme des Nachsaugevolumenstroms der höchste Rücklaufdruck zur Verfügung. Die Druckwaage 320b im Schieberinnenraum 330b des Bremsventils arbeitet während eines Bremsvorgangs als Rückschlagventil und erhöht entsprechend der Federvorspannung den Rücklaufdruck, wodurch die Nachsaugeverhältnisse verbessert werden.
Durch das mit der Tankleitung 7 in Verbindung stehende Rückschlagventil 310b können Leckölverluste des Verbrauchers ausgeglichen werden, indem Druckmittel von der Tankleitung 7 zur Förderleitung 8a und somit zur Zulaufseite 8a des Verbrauchers strömen kann.
In dem als Steuerventil wirkenden Schieberkolben 60 des Steuer-Bremsventils 5a sind während der Bremsphase durch den in der ablaufseitigen Förderleitung 8b angestauten Bremsdruck das Nachsaugeventil 300a und das Rückschlagventil 310a geschlossen. Dadurch wird sichergestellt, daß Druckmittel lediglich über den vorgesehenen Drosselquerschnitt von der Ablaufseite 8b in den Schieberinnenraum 330b des Steuer-Bremsventils 5b strömen kann und somit ein sicheres Abbremsen ermöglicht wird.
Um zu verhindern, daß an der Ablaufseite 8b unzulässig hohe Drücke auftreten, ist erfindungsgemäß eine Druckbegrenzung vorgesehen, die das als Rückschlagventil 54b ausgebildeten Vorsteuerelement in der Steuerdruckleitung 33b aufweist. Übersteigt der Druck in der ablaufseitigen Förderleitung 8b des Verbrauchers den am Rückschlagventil 54b eingestellten Druckwert, wird dieses in die Öffnungsstellung beaufschlagt und stellt die Verbindung der Förderleitung 8b mit dem Steuerdruckraum 21 des Steuer-Bremsventils 5b her. Dadurch gelangt ein Steuerölvolumenstrom in den Steuerdruckraum 21, wodurch der Druck im Steuerdruckraum 21 ansteigt und der Schieberkolben 70 des Steuer-Bremsventils 5b nach in der Figur rechts ausgelenkt wird. Der Schieberkolben 70 gibt somit einen größeren Öffnungsquerschnitt vom Ringkanal 115 in den Schieberinnenraum 330b frei. Der Schieberkolben 70 öffnet hierbei soweit, daß an der ablaufseitigen Förderleitung 8b der Einstellwert der Druckbegrenzung nicht überschritten wird. Das Drosselrückschlagventil 51b in der Steuerdruckleitung 31b verhindert hierbei, daß der Steuerdruck im Steuerdruckraum 20 des Steuer-Bremsventils 5 und somit die Funktion des Steuerventils 5 beeinflußt wird.
Das Vorsteuerelement in Form des Rückschlagventils 54b in der Steuerdruckleitung 32b zusammen mit dem Schieberkolben 70 als Hauptstufe verhindert somit, daß der Druck in der abflußseitigen Förderleitung 8b den zulässigen Bremsdruck übersteigt, wobei im gesamten Betriebsbereich keine Druckspitzen auftreten. Durch die Vorsteuerung wird somit auf einfache Weise ein Gleichdruckverhalten in der Druckbegrenzung erzielt.
Im obenstehenden Beispiel ist lediglich die Beaufschlagung des Steuerdruckraums 20 des Steuer-Bremsventils 5a und des Steuerdruckraums 21 des Steuer-Bremsventils 5b mit Steuerdruck X beschrieben. Die aufgezeigten Zusammenhänge treten jedoch in analoger Weise bei einer Beaufschlagung des Steuerdruckraums 21 des Steuer-Bremsventils 5a und des Steuerdruckraums 20 des Steuer-Bremsventils 5b mit Steuerdruck Y auf und somit einer Umkehrung der Bewegungsrichtung des Verbrauchers auf, wobei sich hierbei die Funktionen der Steuer-Bremsventile 5a und 5b vertauschen. Das Steuer-Bremsventil 5b arbeitet somit als Steuerventil und das Steuer-Bremsventil 5a als Bremsventil. Die Förderleitung 8b wird zur Zulaufseite B und die Förderleitung 8a zur Abflußseite A.

Claims

Hydrostatisches Antriebssystem mit einer Pumpe (1) und einem im offenen Kreislauf an die Pumpe (1) angeschlossenen Verbraucher (2), wobei im Zulauf (A; B) des Verbrauchers (2) ein die zufließende Druckmittelmenge bestimmendes Steuerventil (5a; 5b) und im Ablauf (B; A) des Verbrauchers (2) ein die abfließende Druckmittelmenge bestimmendes Bremsventil (5b; 5a) angeordnet sind, wobei das Steuerventil (5a; 5b) sowie das Bremsventil (5b; 5a) durch denselben Steuerdruck (X; Y) beaufschlagbar sind und wobei im Bremsbetrieb der das Bremsventil (5b; 5a) beaufschlagende Steuerdruck (X; Y) im wesentlichen unabhängig von dem das Steuerventil (5a; 5b) beaufschlagenden Steuerdruck in Abhängigkeit von dem zuflußseitigen Druck beeinflußbar ist, wobei zwischen einem Steuerdruckgeber und einer Steuerfläche (20a; 20b) des Steuerventils (5a; 5b) eine Steuerdruckleitung (30a; 30b) angeordnet ist, von der eine erste, vor einer Steuerfläche (21b; 21a) des Bremsventils (5b; 5a) mündende Steuerdruckleitung (31b; 31a) abzweigt, und die Steuerfläche (21b; 21a) des Bremsventils (5b, 5a) an eine zulaufseitige Förderleitung (8a; 8b) stromab des Steuerventils (5a, 5b) mittels einer zweiten Steuerdruckleitung (32b, 32a) angeschlossen ist, in der eine Drossel (52b; 52a) und stromab der Drossel ein in Richtung zur zulaufseitigen Förderleitung (8a, 8b) öffnendes Rückschlagventil (53b; 53a) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten eines bestimmten abflußseitigen Druckwertes der Steuerdruck des Bremsventils (5b; 5a) in Abhängigkeit vom abflußseitigen Druck beeinflußbar ist, wobei die Steuerfläche (21b; 21a) des Bremsventils (5b; 5a) durch den Druck in einer dritten Steuerdruckleitung (33b; 33a) beaufschlagbar ist, die an eine ablaufseitige Förderleitung (8b; 8a) stromauf des Bremsventils (5b; 5a) anschließbar ist, und in der dritten Steuerdruckleitung (33b; 33a) ein Vorsteuerelement angeordnet ist, das durch den Druck in der ablaufseitigen Förderleitung (8b; 8a) in eine Öffnungsstellung betätigbar ist und eine Verbindung der ablaufseitigen Förderleitung (8b, 8a) mit der Steuerfläche (21b; 21a) des Bremsventils (5b; 5a) herstellt.
Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorsteuerelement als ein in Richtung zur Steuerfläche (21b; 21a) des Bremsventils (5b; 5a) öffnendes, einstellbares Rückschlagventil (54b; 54a) ausgebildet ist.
Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper des Rückschlagventils (54a; 54b) in Schließstellung durch die Kraft einer Feder beaufschlagbar ist, deren Vorspannung mittels einer Einstellschraube (202) veränderbar ist.
Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in der Steuerdruckleitung (30a; 30b) eine Drossel und ein parallel zur Drossel in Richtung zur Steuerfläche (20a; 20b) des Steuerventils (5a; 5b) öffnendes Rückschlagventil angeordnet sind und stromauf des Drosselrückschlagventils (40a; 40b) die erste Steuerdruckleitung (31b; 31a), die mit der Steuerfläche (21b; 21a) des Bremsventils (5b; 5a) in Verbindung steht, abzweigt, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Steuerdruckleitung (31b; 31a) ein in Richtung zur Steuerfläche (21b; 21a) des Bremsventils (5b; 5a) öffnendes Rückschlagventil und eine parallel zum Rückschlagventil angeordnete Drossel (51b; 51a) vorgesehen sind.
Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Verbraucher (2) in beide Richtungen betreibbar ist und in jeder der mit der Pumpe in Verbindung bringbaren beiden Förderleitungen (8a; 8b) des Verbrauchers jeweils ein Bremsventil (5b; 5a) und ein Steuerventil (5a; 5b) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Bremsventil (5b; 5a) in ein in der jeweiligen Förderleitung angeordnetes Steuerventil (5a; 5b) integriert und das Steuerventil (5a; 5b) als in Zwischenstellungen drosselndes Wegeventil ausgebildet ist, das eine erste (20a; 20b) und eine zweite (21a; 21b) Steuerfläche aufweist, wobei das Steuerventil bei Beaufschlagung der ersten Steuerfläche (20a; 20b) mit einem Steuerdruck als Steuerventil und bei Beaufschlagung der zweiten Steuerfläche (21a; 21b) mit einem Steuerdruck als Bremsventil arbeitet und wobei bei Ansteuerung der ersten Steuerfläche (20a; 20b) eines Steuerventils (5a; 5b) die zweite Steuerfläche (21b; 21a) des weiteren Steuerventil (5b; 5a) mit demselben Steuerdruck beaufschlagbar ist und die zweite Steuerfläche (21a; 21b) des Steuerventils (5a; 5b) sowie die erste Steuerfläche (20b; 20a) des weiteren Steuerventils (5b; 5a) durch Anschluß an einen Behälter druckentlastbar sind.
Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (5a; 5b) mit dem integrierten Bremsventil (5b; 5a) jeweils als hohlzylindrisch ausgebildeter, federzentrierter Schieberkolben (60, 70) ausgebildet ist, der an den Stirnflächen erste und zweite Steuerflächen (20a, 20b; 21a, 21b) aufweist, wobei die ersten Steuerflächen (20a, 20b) an die Steuerdruckleitung (30a; 30b) angeschlossen sind und die zweiten Steuerflächen (21a, 21b) mit den Steuerdruckleitungen (31a, 32a, 33a; 31b, 32b, 33b) in Verbindung stehen, und in einem Gehäuse Anschlußkanäle vorgesehen sind, die von Radialdurchbrüchen der Schieberkolben ansteuerbar sind.
Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei der Verbraucher (2) als Hydromotor mit umkehrbarer Bewegungsrichtung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die kombinierten Wege-Bremsventile (5a, 5b) auf parallelen Ventilachsen in der Steuerbodenaufnahme des Hydromotors angeordnet sind.
Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Steuerventile (5a; 5b) eine Druckwaage (320a; 320b) angeordnet ist.
Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Steuerventile (5b; 5a) eine Nachsaugeeinrichtung vorgesehen ist, die ein in geöffnetem Zustand die Ablaufseite (B; A) mit der Zulaufseite (A; B) verbindendes erstes Ventil (300b; 300a), sowie ein in geöffnetem Zustand die Zulaufseite (A; B) mit einem Behälter verbindendes zweites Ventil (310b, 310a) aufweist.