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EP2024666A1 - Hydrostatischer antrieb mit einem offenen hydraulischen kreislauf und einem geschlossenen hydraullischen kreislauf - Google Patents

Hydrostatischer antrieb mit einem offenen hydraulischen kreislauf und einem geschlossenen hydraullischen kreislauf

Info

Publication number
EP2024666A1
EP2024666A1 EP07725764A EP07725764A EP2024666A1 EP 2024666 A1 EP2024666 A1 EP 2024666A1 EP 07725764 A EP07725764 A EP 07725764A EP 07725764 A EP07725764 A EP 07725764A EP 2024666 A1 EP2024666 A1 EP 2024666A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
circuit
hydraulic
working
hydrostatic drive
closed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07725764A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Seppo Tikkanen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Brueninghaus Hydromatik GmbH
Original Assignee
Brueninghaus Hydromatik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Brueninghaus Hydromatik GmbH filed Critical Brueninghaus Hydromatik GmbH
Publication of EP2024666A1 publication Critical patent/EP2024666A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/38—Control of exclusively fluid gearing
    • F16H61/40—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic
    • F16H61/4078—Fluid exchange between hydrostatic circuits and external sources or consumers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/38—Control of exclusively fluid gearing
    • F16H61/40—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic
    • F16H61/4148—Open loop circuits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/38—Control of exclusively fluid gearing
    • F16H61/40—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic
    • F16H61/42—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic involving adjustment of a pump or motor with adjustable output or capacity
    • F16H61/421—Motor capacity control by electro-hydraulic control means, e.g. using solenoid valves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/40—Special vehicles
    • B60Y2200/41—Construction vehicles, e.g. graders, excavators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H61/40—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic
    • F16H61/42—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic involving adjustment of a pump or motor with adjustable output or capacity
    • F16H61/431—Pump capacity control by electro-hydraulic control means, e.g. using solenoid valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
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    • F16H61/40—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic
    • F16H61/44—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic with more than one pump or motor in operation
    • F16H61/444—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic with more than one pump or motor in operation by changing the number of pump or motor units in operation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/38—Control of exclusively fluid gearing
    • F16H61/40—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic
    • F16H61/44—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic with more than one pump or motor in operation
    • F16H61/448—Control circuits for tandem pumps or motors

Definitions

  • the invention relates to a hydrostatic drive with an open hydraulic circuit and a closed hydraulic circuit.
  • the vehicle is the closed hydraulic circuit is not used, while in the open hydraulic circuit several hydraulic consumers can be active simultaneously. This requires a considerable dimensioning of the arranged in the open circuit hydraulic pump. This not only leads to a high investment but is also uneconomical in the operation of the vehicle.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a hydrostatic drive with an open circuit and a closed circuit, which is improved in terms of its efficiency.
  • the hydrostatic drive according to the invention comprises an open hydraulic circuit and a closed one hydraulic circuit.
  • the closed hydraulic circuit has at least one working circuit and one driving circuit.
  • the open hydraulic circuit is connected to at least one hydraulic consumer of a working hydraulics. In this way, when the vehicle is at a standstill, the working hydraulics comprising a plurality of hydraulic consumers are connected for actuation both to an open circuit hydraulic pump and to a closed loop hydraulic pump.
  • the working hydraulics has individual hydraulic consumers. There is an allocation of a part of these hydraulic consumers to the hydraulic pump of the open circuit. In contrast, at least one further hydraulic consumer of the working hydraulics is connected to the closed circuit in a working cycle. This is particularly advantageous because usually both the open circuit and the closed circuit are driven by a common drive machine. In this case, both hydraulic pumps are usually connected to the prime mover at the same time. Upon actuation of the working hydraulics, therefore, the hydraulic pump of the drive hydraulics is also driven anyway.
  • the inventive division of the hydraulic load of the working hydraulics on the open circuit and the closed circuit the losses are minimized and at the same time it is possible to make the pump in the hydraulic circuit in terms of their performance smaller. The weight savings achieved thereby leads, in addition to a reduction in the original investment, to a reduction in fuel consumption during driving, since the total mass of the vehicle is reduced.
  • valve device in the closed hydraulic circuit, by means of which it is possible to switch between the working cycle and the travel cycle.
  • valve device thus in each case a closed hydraulic partial circuit is formed, in which the hydraulic pump is arranged.
  • the currently not required second circuit part is decoupled. Uncoupling the drive circuit thus ensures that accidental driving of the drive wheels is prevented.
  • the working cycle can contain allocation valves with which several consumer line branches can be assigned to the respective suction or pressure-side working lines of the closed circuit.
  • the valve block may also have a load-holding valve and / or a pressure-limiting valve. Since the valve block is assigned to the working cycle, regardless of possibly already existing pressure limiting valves to secure the closed circuit, a hedge of the working cycle and in particular of the hydraulic consumer itself can be done.
  • a purge valve is additionally provided in the valve block.
  • the hydraulic pumps of the open circuit and the closed circuit are mechanically interconnected according to a further preferred embodiment, so that a rigid coupling between the two pumps is possible.
  • This has the particular advantage that at a most oppressive load in the further hydraulic consumer a
  • the hydraulic pump of the closed circuit is adjustable in its delivery volume and designed to convey pressure medium in two directions.
  • the control of the further hydraulic consumer takes place by adjusting the conveying direction and the required flow rate.
  • Complex control via reducing valves and adjustable throttles can thus be dispensed with.
  • the combination with a lifting cylinder is provided as a further hydraulic consumer.
  • Fig. 1 is a schematic representation of the hydrostatic drive according to the invention.
  • the hydrostatic drive 1 comprises an open circuit 2 and a closed circuit 3.
  • a hydraulic pump unit 4 is provided which has an adjustable hydraulic pump 5.
  • the adjustable hydraulic pump 5 is coupled to a feed pump 6 to the hydraulic pump unit 4.
  • the hydraulic pump 5 is provided for generating a delivery flow in the closed hydraulic circuit 3 and connected to a first working line 7 and a second working line 8.
  • the hydraulic pump 5 is designed for conveying in both directions.
  • Circuit 3 comprises in addition to the hydraulic pump 5, the first working line 7 'and the second working line 8', a hydraulic motor 9.
  • the hydraulic motor 9 is adjustable in the illustrated embodiment in its displacement and a first working line section 7 'and a second working line section 8' with the first Working line 7 and the second working line 8 and thus connected to the hydraulic pump 5.
  • the hydraulic motor 9 is connected via an output shaft 10 with a differential gear 11.
  • the differential gear 11 is, for example, a rear axle of a mobile machine.
  • the torque applied to the differential gear 11 acts on a first half-wave 12 and a second half-wave 13 on a first and a second drive wheel 14, 15th
  • connection of the hydraulic motor 9 with the hydraulic pump 5 takes place via a first
  • a further hydraulic pump 17 is provided, which is arranged in the open circuit 2.
  • the further hydraulic pump 17 is also in her Volume adjustable, but only designed for conveying in one direction.
  • a working hydraulic 18 is actuated by the entire hydrostatic drive 1.
  • the working hydraulics; 18 includes in the illustrated embodiment, a first hydraulic cylinder 20, a second hydraulic cylinder 21 and a third hydraulic cylinder 23.
  • the first and second hydraulic cylinders 20, 21 are acted upon by the further hydraulic pump 17 of the open hydraulic circuit 2 with pressure medium.
  • the third hydraulic cylinder 23 is, however, associated with the closed hydraulic circuit 3 and is coupled to the hydraulic pump 5 via the valve block 16, provided that the closed hydraulic circuit 3 is not required for the traction drive.
  • the first hydraulic cylinder 20 is designed in the illustrated embodiment as a double-acting lifting cylinder, wherein in the first hydraulic cylinder 20, a piston 24 is arranged, which divides the first hydraulic cylinder 20 into a piston surface space 27 and a piston rod space 28.
  • a second piston 25 is provided in the second hydraulic cylinder 21, which in turn subdivides the second hydraulic cylinder 21 into a piston surface space 29 and a piston rod space 30.
  • the closed hydraulic circuit 3 associated third hydraulic cylinder 23 has in a corresponding manner to a piston 26 which is arranged longitudinally displaceable in the third hydraulic cylinder 23.
  • the hydraulic cylinder 23 is also divided into a piston surface space 31 and a piston rod chamber 32.
  • the pistons 24, 25 and 26 are respectively on the side of the
  • Piston surface space 27, 29 and 31 and on the oriented in the opposite direction surface in the piston rod chamber 28, 30, 32 acted upon by a control pressure.
  • the signal pressure for the first Working cylinder 20 and the second working cylinder 21 through the open hydraulic circuit 2 and the arranged therein further hydraulic pump 17 is generated.
  • pressure is generated by the hydraulic pump 5. Because of the
  • the closed hydraulic circuit 3 is formed alternately by a drive circuit 36 or a working circuit 37.
  • the components of the circulation circuit 36 have already been discussed, which comprises the first working line branch 7 ', the hydraulic pump 9 and the second working line branch 8'.
  • the circulation circuit 36 together with the first working line 7 and the second working line 8 and the hydraulic motor 5, the closed hydraulic circuit 3 when a driving operation is required.
  • the working cycle 37 comprises in addition to the third
  • Hydraulic cylinder 23 a first consumer line 38 and a second consumer line 39, which are connected via the valve means of the valve block 16 with the first working line 7 and the second working line 8. If the vehicle is stationary, it is possible to switch between the working circuit 37 and the travel circuit 36.
  • a first switching valve 40 and a second switching valve 41 which form the valve device, are preferably arranged in the valve block 16 for this purpose.
  • Switching valve 41 are connected to each other via a coupling rod 42, so that a common operation is possible.
  • the first switching valve 40 and the second switching valve 41st the first working line 7 is connected to the first working line section 7 '.
  • the second working line 8 is connected to the second working line section 8 '.
  • an electromagnetic actuation is provided on the first switching valve 40.
  • the first switching valve 40 is acted upon by an electromagnet 43 in the direction of its second switching position. The movement that the
  • Solenoid 40 generated in the first switching valve 40 is transmitted via the coupling rod 42 to the second switching valve 42, which is consequently also moved to its second switching position.
  • the movement on the first switching valve 40 and the second switching valve 41 is performed against a compression spring 44 provided on the second switching valve 42. If the electromagnet 43 is no longer energized, so the second switching valve 41 and consequently the first switching valve 40 is again in its first by the compression spring 44
  • the first switching valve 40 and the second switching valve 41 are provided in the illustrated embodiment alone to between the travel circuit 36 and the
  • the activation of the electromagnet 43 can therefore be advantageously coupled to an idling sensor, for example.
  • the allocation valve block 48 connects to the assignment of the piston rod chamber 32 and the piston surface space 31 to the first working line 7 or to the second working line 8 either a first Bistechnischszweig 38 'with the first consumer line 38 and at the same time a second Cir effetszweig 39' with the second consumer line 39 or the first Self effetszweig 38 'with the second consumer line 39 and the second consumer line branch 39 'with the first consumer line 38.
  • the assignment valve block 28 can preferably also be realized with simple switching valves.
  • the positioning speed and adjusting direction is determined by adjusting the variable hydraulic pump 5.
  • the open hydraulic circuit 2 comprises, in addition to the further hydraulic pump 17, a suction line 49.
  • the further hydraulic pump 17 sucks in pressure medium via the suction line 49 from a tank volume 50 and delivers it to a delivery line 51.
  • the delivery line 51 can be connected by a first control valve unit 52 to a first connection line 54 or a second connection line 55.
  • a supply of pressure medium from the delivery line 51 into the piston surface space 29 or the piston rod space 30 of the second hydraulic cylinder 21 is possible via a third connecting line 56 or a fourth connecting line 57.
  • connection of the third connection line 56 and the fourth connection line 57 to the delivery line 51 via a second valve unit 53 The first valve unit 52 and the second valve unit 53 are preferably integrated in a common housing. Instead of a connection of the delivery line 51 with one of the connecting lines 54 to 57, a connection to an expansion line 57 can be produced by the valve units 52, 53. If, for example, a stroke movement of the piston 24 of the first hydraulic cylinder 20 is to be performed by pressing the piston surface space 27, the first connection unit 54 connects the first connection unit 54 to the delivery line 51. At the same time, in order to enable a volume compensation, the second connecting line 55 of the piston rod chamber 28 is connected to the expansion line 57. The displaced from the piston rod chamber 28 pressure fluid is thus discharged into the tank volume 50.
  • the actuation of the second hydraulic cylinder 21 takes place in the same way, so that it can be dispensed with a new description.
  • the first valve unit 52 and the second valve unit 53 can be actuated together or separately from one another and are connected to the delivery line 51 and the expansion line 57 via common connections.
  • a common drive motor 45 which is coupled via a drive shaft 46 with the hydraulic pumps 5, 6, 17.
  • a feed pump 6 is provided in the hydraulic pump unit 4 in addition to the hydraulic pump 5.
  • the feed pump 6 sucks on a feed pump suction 58 also from the tank volume 50 pressure medium and promotes it via a
  • Supply pressure line 59 in a not shown feed pressure system.
  • any other hydraulic consumer can be used.
  • the individual hydraulic consumers of the working hydraulics 18 do not have to have the same embodiment.
  • a hydraulic cylinder which usually is only pressurized to provide 3 in the closed hydraulic circuit.
  • the weight which presses on the piston rod 35 generates in the piston surface space 31 a pressure which is supplied via the second consumer line branch 39 'and the valve block 16 of the hydraulic pump 5 and is supported there.
  • the hydraulic pump 5 acts as a hydraulic motor and generates a torque which is supplied via the drive shaft 46 of the further hydraulic pump 17.
  • the common drive machine 45 thus only needs to generate a reduced torque for driving the further hydraulic pump 17, whereby the fuel consumption of the drive motor 45 decreases.
  • a load-holding valve is preferably arranged in the allocation valve block 48, which connects between the first and second consumer line branch 38 ', 39' and the first consumer line 38 and the second consumer line 39 interrupts.
  • a flushing valve can preferably also be integrated in the common valve block 16, which in particular contains all the valves required for operating the circulation circuit 36 and the working cycle 37.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen hydrostatischen Antrieb mit einem offenen hydraulischen Kreislauf (2) und einem geschlossenen hydraulischen Kreislauf (3). In dem offenen hydraulischen Kreislauf (2) ist zumindest ein hydraulischer Verbraucher (20, 21) einer Arbeitshydraulik: (18) angeordnet. Der geschlossene hydraulische Kreislauf (3) umfasst zumindest einen Arbeitskreislauf (37) und einen Fahrkreislauf (36), wobei in dem Arbeitskreislauf (37) zumindest ein weiterer hydraulischer Verbraucher (23) angeordnet ist.

Description

Hydrostatischer Antrieb mit einem offenen hydraulischen Kreislauf und einem geschlossenen hydraulischen Kreislauf
Die Erfindung betrifft einen hydrostatischen Antrieb mit einem offenen hydraulischen Kreislauf und einem geschlossenen hydraulischen Kreislauf.
Nutzfahrzeuge verfügen häufig über einen hydrostatischen Antrieb sowohl für eine Arbeitshydraulik; als auch für den Fahrantrieb des Fahrzeugs. Die hydraulischen Kreisläufe zum Betätigen der Arbeitshydraulik sowie für den Fahrantrieb sind dabei entkoppelt. So wird beispielsweise in mobilen Arbeismaschinen zusätzlich zu dem geschlossenen Kreislauf des Fahrantriebs eine Arbeitshydraulik vorgesehen, die in dem offenen Kreislauf angeordnet ist. Im einfachsten Fall sind dies Hubzylinder zur Einstellung einer Neigung eines Auslegers.
Da in der Regel während des Arbeitseinsatzes, also beispielsweise dem Betätigen eines Auslegers, das Fahrzeug steht wird der geschlossene hydraulische Kreislauf nicht genutzt, während in dem offenen hydraulischen Kreislauf mehrere hydraulische Verbraucher gleichzeitig aktiv sein können. Dies erfordert eine erhebliche Dimensionierung der in dem offenen Kreislauf angeordneten Hydropumpe. Dies führt nicht nur zu einer hohen Investition sondern ist auch im Betrieb des Fahrzeugs unwirtschaftlich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen hydrostatischen Antrieb mit einem offenen Kreislauf und einem geschlossenen Kreislauf zu schaffen, der hinsichtlich seiner Wirtschaftlichkeit verbessert ist.
Die Aufgabe wird durch den erfindungsgemäßen hydrostatischen Antrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Der erfindungsgemäße hydrostatische Antrieb umfasst einen offenen hydraulischen Kreislauf und einen geschlossenen hydraulischen Kreislauf. Der geschlossene hydraulische Kreislauf weist zumindest einen Arbeitskreislauf und einen Fahrkreislauf auf. Der offene hydraulische Kreislauf ist mit zumindest einem hydraulischen Verbraucher einer Λrbeitshydraulik verbunden. Auf diese Weise wird bei einem Stillstand des Fahrzeugs die Arbeitshydraulik, die mehrere hydraulische Verbraucher umfasst zur Betätigung sowohl mit einer Hydropumpe des offenen Kreislaufs als auch mit einer Hydropumpe des geschlossenen Kreislaufs verbunden.
Die Arbeitshydraulik weist einzelne hydraulische Verbraucher auf. Es erfolgt eine Zuordnung eines Teils dieser hydraulischen Verbraucher zu der Hydropumpe des offenen Kreislaufs. Zumindest ein weiterer hydraulischer Verbraucher der Arbeitshydraulik ist dagegen mit dem geschlossenen Kreislauf in einem Arbeitskreislauf verbunden. Dies ist besonders deswegen von Vorteil, weil in der Regel sowohl der offene Kreislauf als auch der geschlossene Kreislauf durch eine gemeinsame Antriebsmaschine angetrieben werden. In diesem Fall sind in der Regel beide Hydropumpen gleichzeitig mit der Antriebsmaschine verbunden. Bei einem Betätigen der Arbeitshydraulik wird also die Hydropumpe der Fahrhydraulik ohnehin mit angetrieben. Durch die erfindungsgemäße Aufteilung der hydraulischen Verbraucher der Arbeitshydraulik auf den offenen Kreislauf und den geschlossenen Kreislauf werden die Verluste minimiert und gleichzeitig ist es möglich, die Pumpe in dem hydraulischen Kreislauf hinsichtlich ihrer Leistung kleiner auszulegen. Die damit erreichte Gewichtseinsparung führt neben einer Reduzierung der ursprünglichen Investition auch zu einer Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs im Fahrbetrieb, da die Gesamtmasse des Fahrzeugs reduziert wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den ünteransprüchen ausgeführt . Insbesondere ist es vorteilhaft, in dem geschlossenen hydraulischen Kreislauf eine Ventileinrichtung vorzusehen, durch welche zwischen dem Arbeitskreislauf und dem Fahrkreislauf umschaltbar ist. Durch die Ventileinrichtung wird somit jeweils ein geschlossener hydraulischer Teil- Kreislauf ausgebildet, in dem die Hydropumpe angeordnet ist. Der gerade nicht benötigte zweite Kreislaufteil wird dabei entkoppelt. Ein Abkoppeln des Fahrkreislaufs sichert somit, dass ein versehentliches Antreiben der Antriebsräder verhindert wird.
Es ist insbesondere vorteilhaft die Ventileinrichtung gemeinsam mit weiteren Ventilen des Arbeitskreislaufs in einem Ventilblock vorzusehen. Insbesondere kann der Arbeitskreislauf Zuordnungsventile enthalten, mit denen mehrere Verbraucherleitungszweige den jeweiligen saug- bzw. druckseitigen Arbeitsleitungen des geschlossenen Kreislaufs zuordenbar sind. Insbesondere kann der Ventilblock auch ein Lasthalteventil und/oder ein Druckbegrenzungsventil aufweisen. Da der Ventilblock dem Arbeitskreislauf zugeordnet ist, kann unabhängig von evtl. ohnehin vorhandenen Druckbegrenzungsventilen zur Absicherung des geschlossenen Kreislaufs eine Absicherung des Arbeitskreislaufs und insbesondere des hydraulischen Verbrauchers selbst erfolgen.
Vorzugsweise wird zusätzlich in dem Ventilblock ein Spülventil vorgesehen.
Die Hydropumpen des offenen Kreislaufs und des geschlossenen Kreislaufs sind gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform mechanisch miteinander verbunden, so dass eine starre Kopplung zwischen den beiden Pumpen möglich ist. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass bei einer meist drückenden Last bei dem weiteren hydraulischen Verbraucher eine
Energierückgewinnung möglich ist. In diesem Fall wird die Hydropumpe des geschlossenen Kreislaufs durch die drückende Last über den weiteren hydraulischen Verbraucher angetrieben. Aufgrund der starren Anbindung an die Hydropumpe des offenen Kreislaufs wird das so erzeugte Drehmoment über die mechanische Kopplung der Hydropumpe des offenen Kreislaufs zugeführt, wodurch die durch eine gemeinsame Antriebsmaschine aufzubringende Leistung reduziert wird. Dies führt zu einer Kraftstoffeinsparung.
Ferner ist es vorteilhaft, dass die Hydropumpe des geschlossenen Kreislaufs in ihrem Fördervolumen einstellbar und zur Förderung von Druckmittel in zwei Richtungen ausgelegt ist. Bei einer solchen variablen Hydropumpe erfolgt die Ansteuerung des weiteren hydraulischen Verbrauchers durch Einstellung der Förderrichtung sowie der erforderlichen Fördermenge. Eine aufwendige Steuerung über Reduzierventile und einstellbare Drosseln kann somit entfallen. Insbesondere ist die Kombination mit einem Hubzylinder als weiterem hydraulischen Verbraucher vorgesehen.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen hydrostatischen Antriebs ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen hydrostatischen Antriebs.
Der erfindungsgemäße hydrostatische Antrieb 1 umfasst einen offenen Kreislauf 2 und einen geschlossenen Kreislauf 3. In dem geschlossenen hydraulischen Kreislauf 3 ist eine Hydropumpeneinheit 4 vorgesehen, die eine einstellbare Hydropumpe 5 aufweist. Die einstellbare Hydropumpe 5 ist mit einer Speisepumpe 6 zu der Hydropumpeneinheit 4 gekoppelt. Die Hydropumpe 5 ist zum Erzeugen eines Förderstroms in dem geschlossenen hydraulischen Kreislauf 3 vorgesehen und mit einer ersten Arbeitsleitung 7 und einer zweiten Arbeitsleitung 8 verbunden. Die Hydropumpe 5 ist zur Förderung in beide Richtungen ausgelegt. Bevor auf die erfindungsgemäße Erweiterung eines Fahrantriebs eingegangen wird, sollen zunächst der Fahrantrieb wie er für Nutzfahrzeuge an sich bekannt ist beschrieben werden. Der geschlossenen hydraulische
Kreislauf 3 umfasst neben der Hydropumpe 5, der ersten Arbeitsleitung 7' und der zweiten Arbeitsleitung 8' einen Hydromotor 9. Der Hydromotor 9 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel in seinem Schluckvolumen einstellbar und über einen ersten Arbeitsleitungsabschnitt 7' und einen zweiten Arbeitsleitungsabschnitt 8' mit der ersten Arbeitsleitung 7 und der zweiten Arbeitsleitung 8 und somit mit der Hydropumpe 5 verbunden.
Der Hydromotor 9 ist über eine Abtriebswelle 10 mit einem Differenzialgetriebe 11 verbunden. Das Differenzialgetriebe 11 ist beispielsweise ein Hinterachsgetriebe einer mobilen Arbeitsmaschine. Zum Antreiben des Fahrzeugs wirkt das dem Differenzialgetriebe 11 zugeführte Drehmoment über eine erste Halbwelle 12 und über eine zweite Halbwelle 13 auf ein erstes und ein zweites Antriebsrad 14, 15.
Wie es bereits beschrieben wurde, erfolgt die Verbindung des Hydromotors 9 mit der Hydropumpe 5 über eine erste
Arbeitsleitung 7 und einen ersten Arbeitsleitungsabschnitt 7' sowie über eine zweite Arbeitsleitung 8 und einen zweiten Arbeitsleitungsabschnitt 8' . Die Verbindung zwischen der ersten Arbeitsleitung 7 und dem ersten Arbeitsleitungsabschnitt 7' bzw. der zweiten
Arbeitsleitung 8 und dem zweiten Arbeitsleitungsabschnitt 8' erfolgt über eine Ventileinrichtung, die in einem Ventilblock 16 angeordnet ist. Der Aufbau des Ventilblocks 16 wird nachfolgend noch näher beschrieben.
Zusätzlich zu der Hydropumpe 5 des geschlossenen hydraulischen Kreislaufs 3 ist eine weiter Hydropumpe 17 vorgesehen, welche in dem offenen Kreislauf 2 angeordnet ist. Die weitere Hydropumpe 17 ist ebenfalls in ihrem Fördervolumen einstellbar, allerdings nur zur Förderung in eine Richtung ausgelegt. Zusätzlich zu dem Fahrantrieb wird durch den gesamten hydrostatischen Antrieb 1 eine Arbeitshydraulik 18 betätigt. Die Arbeitshydraulik; 18 umfasst im dargestellten Ausführungsbeispiel einen ersten Hydraulikzylinder 20, einen zweiten Hydraulikzylinder 21 sowie einen dritten Hydraulikzylinder 23. Der erste und zweite Hydraulikzylinder 20, 21 werden durch die weitere Hydropumpe 17 des offenen hydraulischen Kreislaufs 2 mit Druckmittel beaufschlagt. Der dritte Hydraulikzylinder 23 ist dagegen dem geschlossenen hydraulischen Kreislauf 3 zugeordnet und wird mit der Hydropumpe 5 über den Ventilblock 16 gekoppelt, sofern der geschlossene hydraulische Kreislauf 3 nicht für den Fahrantrieb benötigt wird.
Der erste Hydraulikzylinder 20 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als doppelt wirkender Hubzylinder ausgeführt, wobei in dem ersten Hydraulikzylinder 20 ein Kolben 24 angeordnet ist, der den ersten Hydraulikzylinder 20 in einen Kolbenflächenraum 27 und einen Kolbenstangenraum 28 unterteilt. In entsprechender Weise ist in dem zweiten Hydraulikzylinder 21 ein zweiter Kolben 25 vorgesehen, der den zweiten Hydraulikzylinder 21 wiederum in einen Kolbenflächenraum 29 und einen Kolbenstangenraum 30 unterteilt.
Der dem geschlossenen hydraulischen Kreislauf 3 zugeordnete dritte Hydraulikzylinder 23 weist in entsprechender Weise einen Kolben 26 auf, der längs verschieblich in dem dritten Hydraulikzylinder 23 angeordnet ist. Durch den Kolben 26 wird der Hydraulikzylinder 23 ebenfalls in einen Kolbenflächenraum 31 und einen Kolbenstangenraum 32 unterteilt. Die Kolben 24, 25 und 26 sind jeweils auf der Seite des
Kolbenflächenraums 27, 29 und 31 sowie auf der in entgegengesetzter Richtung orientierten Fläche in dem Kolbenstangenraum 28, 30, 32 mit einem Stelldruck beaufschlagbar. Dabei wird der Stelldruck für den ersten Arbeitszylinder 20 und den zweiten Arbeitszylinder 21 durch den offenen hydraulischen Kreislauf 2 bzw. die darin angeordnete weitere Hydropumpe 17 erzeugt. Zur Betätigung des dritten Hydraulikzylinders 23 wird dagegen Druck von der Hydropumpe 5 erzeugt. Um die aufgrund der
Druckverhältnisse in den Kolbenflächenräumen bzw. Kolbenstangenräumen 27 bis 32 erzeugte Bewegung der Kolben 24, 25 und 26 beispielsweise auf einen Ausleger eines Kranwagens zu übertragen sind die Kolben 24, 25 bzw. 26 über Kolbenstangen 33, 34, 35 mit dem anzulenkenden Bauteil verbunden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der geschlossene hydraulische Kreislauf 3 wechselweise durch einen Fahrkreislauf 36 oder einen Arbeitskreislauf 37 ausgebildet. Vorstehend war bereits auf die Komponenten des Fahrkreislaufs 36 eingegangen worden, der den ersten Arbeitsleitungszweig 7', die Hydropumpe 9 und den zweiten Arbeitsleitungszweig 8' umfasst. Der Fahrkreislauf 36 bildet zusammen mit der ersten Arbeitsleitung 7 und der zweiten Arbeitsleitung 8 sowie dem Hydromotor 5 den geschlossenen hydraulischen Kreislauf 3, wenn ein Fahrbetrieb erforderlich ist.
Der Arbeitskreislauf 37 umfasst neben dem dritten
Hydraulikzylinder 23 eine erste Verbraucherleitung 38 und eine zweite Verbraucherleitung 39, die über die Ventileinrichtung des Ventilblocks 16 mit der ersten Arbeitsleitung 7 und der zweiten Arbeitsleitung 8 verbindbar sind. Sofern das Fahrzeug steht, kann zwischen dem Arbeitskreislauf 37 und dem Fahrkreislauf 36 umgeschaltet werden. In dem Ventilblock 16 ist hierzu vorzugsweise ein erstes Schaltventil 40 und ein zweites Schaltventil 41 angeordnet, die die Ventileinrichtung bilden. Das erste Schaltventil 40 und das zweite
Schaltventil 41 sind über eine Koppelstange 42 miteinander verbunden, so dass eine gemeinsame Betätigung möglich ist. In der in der Fig. 1 dargestellten Grundstellung des ersten Schaltventils 40 und des zweiten Schaltventils 41 ist die erste Arbeitsleitung 7 mit dem ersten Arbeitsleitungsabschnitt 7' verbunden. Gleichzeit ist die zweite Arbeitsleitung 8 mit dem zweiten Arbeitsleitungsabschnitt 8' verbunden.
Zum Umschalten auf den Arbeitskreislauf 37 ist eine elektromagnetische Betätigung an dem ersten Schaltventil 40 vorgesehen. Hierzu wird das erste Schaltventil 40 durch einen Elektromagneten 43 in Richtung seiner zweiten Schaltposition beaufschlagt. Die Bewegung, die der
Elektromagnet 40 in dem ersten Schaltventil 40 erzeugt, wird über die Koppelstange 42 auf das zweite Schaltventil 42 übertragen, welches infolgedessen ebenfalls in seine zweite Schaltposition verschoben wird. Die Bewegung an dem ersten Schaltventil 40 und dem zweiten Schaltventil 41 wird entgegen einer Druckfeder 44 durchgeführt, die an dem zweiten Schaltventil 42 vorgesehen ist. Wird der Elektromagnet 43 nicht mehr bestromt, so wird durch die Druckfeder 44 das zweite Schaltventil 41 und infolgedessen das erste Schaltventil 40 wieder in seine erste
Schaltposition gebracht. In der zweiten Schaltposition des ersten Schaltventils 40 und des zweiten Schaltventils 41 ist die erste Arbeitsleitung 7 mit der ersten Verbraucherleitung 38 verbunden. Gleichzeitig wird durch das zweite Schaltventil 41 die zweite Arbeitsleitung 8 mit der zweiten Verbraucherleitung 39 verbunden.
Das erste Schaltventil 40 und das zweite Schaltventil 41 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel alleine dazu vorgesehen, zwischen dem Fahrkreislauf 36 und dem
Arbeitskreislauf 37 umzuschalten. Die Ansteuerung des Elektromagneten 43 kann daher beispielsweise vorteilhaft mit einem Leerlaufsensor gekoppelt werden. Die Zuordnung des Kolbenflächenraums 31 und des Kolbenstangenraums 32 des dritten Hydraulikzylinders 23 erfolgt dagegen über einen Zuordnungsventilblock 48, der vorzugsweise ebenfalls in dem Ventilblock 16 angeordnet ist. Der Zuordnungsventilblock 48 verbindet zur Zuordnung des Kolbenstangenraums 32 bzw. des Kolbenflächenraums 31 zu der ersten Arbeitsleitung 7 bzw. zu der zweiten Arbeitsleitung 8 entweder einen ersten Verbraucherleitungszweig 38' mit der ersten Verbraucherleitung 38 und gleichzeitig einen zweiten Verbraucherleitungszweig 39' mit der zweiten Verbraucherleitung 39 oder aber den ersten Verbraucherleitungszweig 38' mit der zweiten Verbraucherleitung 39 und den zweiten Verbraucherleitungszweig 39' mit der ersten Verbraucherleitung 38. Der Zuordnungsventilblock 28 kann dabei vorzugsweise ebenfalls mit einfaches Schaltventilen realisiert werden. Die Stellgeschwindigkeit und Stellrichtung wird durch Einstellen der variablen Hydropumpe 5 bestimmt.
Der offene hydraulische Kreislauf 2 umfasst neben der weiteren Hydropumpe 17 eine Saugleitung 49. Die weitere Hydropumpe 17 saugt über die Saugleitung 49 aus einem Tankvolumen 50 Druckmittel an und fördert es in eine Förderleitung 51. Zum Erzeugen eines Stelldrucks in dem Kolbenflächenraum 27 oder dem Kolbenstangenraum 28 des ersten Hydraulikzylinders 20 ist die Förderleitung 51 durch eine erste Stellventileinheit 52 mit einer ersten Verbindungsleitung 54 oder einer zweiten Verbindungsleitung 55 verbindbar. In entsprechender Weise ist über eine dritte Verbindungsleitung 56 bzw. eine vierte Verbindungsleitung 57 eine Zuführung von Druckmittel aus der Förderleitung 51 in den Kolbenflächenraum 29 bzw. den Kolbenstangenraum 30 des zweiten Hydraulikzylinders 21 möglich. Die Verbindung der dritten Verbindungsleitung 56 bzw. der vierten Verbindungsleitung 57 mit der Förderleitung 51 erfolgt über eine zweite Ventileinheit 53. Die erste Ventileinheit 52 und die zweite Ventileinheit 53 sind vorzugsweise in einem gemeinsamen Gehäuse integriert. Anstelle einer Verbindung der Förderleitung 51 mit einer der Verbindungsleitungen 54 bis 57 ist durch die Ventileinheiten 52, 53 auch eine Verbindung zu einer Entspannungsleitung 57 herstellbar. Soll beispielsweise eine Hubbewegung des Kolben 24 des ersten Hydraulikzylinders 20 durch Bedrücken des Kolbenflächenraums 27 durchgeführt werden, so wird durch die erste Ventileinheit 52 die erste Verbindungseinheit 54 mit der Förderleitung 51 verbunden. Gleichzeitig wird, um einen Volumenausgleich zu ermöglichen, die zweite Verbindungsleitung 55 des Kolbenstangenraums 28 mit der Entspannungsleitung 57 verbunden. Das aus dem Kolbenstangenraum 28 verdrängte Druckmittel wird somit in das Tankvolumen 50 abgeführt.
Die Betätigung des zweiten Hydraulikzylinders 21 erfolgt in gleicher Weise, so dass auf eine erneute Beschreibung verzichtet werden kann. Die erste Ventileinheit 52 und die zweite Ventileinheit 53 sind gemeinsam oder getrennt voneinander ansteuerbar und sind über gemeinsame Anschlüsse mit der Förderleitung 51 und der Entspannungsleitung 57 verbunden.
Zum Antreiben der Hydropumpen 5, 6, 17 dient ein gemeinsamer Antriebsmotor 45, der über eine Triebwelle 46 mit den Hydropumpen 5, 6, 17 gekoppelt ist.
Zum Erzeugen eines initialen Systemdrucks ist, wie es bereits beschrieben wurde, in der Hydropumpeneinheit 4 zusätzlich zu der Hydropumpe 5 eine Speisepumpe 6 vorgesehen. Die Speisepumpe 6 saugt über eine Speisepumpensaugleitung 58 ebenfalls aus dem Tankvolumen 50 Druckmittel an und fördert es über eine
Speisedruckleitung 59 in ein nicht dargestelltes Speisedrucksystem.
Anstelle der dargestellten Hydraulikzylinder können auch jeder andere hydraulische Verbraucher zum Einsatz kommen. Insbesondere müssen die einzelnen hydraulischen Verbraucher der Arbeitshydraulik 18 nicht die selbe Ausführungsform aufweisen. Es ist jedoch besonders vorteilhaft einen Hydraulikzylinder, welcher in der Regel nur druckbelastet ist, in dem geschlossenen hydraulischen Kreislauf 3 vorzusehen. In diesem Fall ist beispielsweise bei einer Druckbelastung der Kolbenstange 35 des dritten Hydraulikzylinders 23 eine Energierückgewinnung möglich. Das Gewicht, welches auf die Kolbenstange 35 drückt, erzeugt in dem Kolbenflächenraum 31 einen Druck, der über den zweiten Verbraucherleitungszweig 39' und den Ventilblock 16 der Hydropumpe 5 zugeführt wird und sich dort abstützt. Infolgedessen wirkt die Hydropumpe 5 als Hydromotor und erzeugt ein Drehmoment, welches über die Triebwelle 46 der weiteren Hydropumpe 17 zugeführt wird. Die gemeinsame Antriebsmaschine 45 muss damit lediglich ein reduziertes Drehmoment zum Antreiben der weiteren Hydropumpe 17 erzeugen, wodurch der Kraftstoffverbrauch des Antriebsmotors 45 sinkt.
Um ein Halten einer einmal angehobenen Last durch den dritten Hydraulikzylinder 23 zu ermöglichen, wird vorzugsweise in dem Zuordnungsventilblock 48 ein Lasthalteventil angeordnet, welches die Verbindung zwischen dem ersten bzw. zweiten Verbraucherleitungszweig 38', 39' und der ersten Verbraucherleitung 38 bzw. der zweiten Verbraucherleitung 39 unterbricht. Zur Entnahme von Druckmittel aus dem geschlossenen Kreislauf 3 kann vorzugsweise auch in dem gemeinsamen Ventilblock 16, der insbesondere sämtliche zum Betreiben des Fahrkreislaufs 36 und des Arbeitskreislaufs 37 erforderliche Ventile enthält, ein Spülventil integriert werden.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte
Ausführungsbeispiel beschränkt. Insbesondere sind unter Kombinationen einzelner Merkmale, wie sie in der vorstehenden Beschreibung erläutert wurden möglich, ohne sämtliche erläuterte Merkmale realisieren zu müssen.

Claims

Ansprüche
1. Hydrostatischer Antrieb mit einem offenen hydraulischen Kreislauf (2) in dem zumindest ein hydraulischer Verbraucher (20) einer Arbeitshydraulik (18) angeordnet ist und mit einem geschlossenen hydraulischen Kreislauf, der zumindest einen Arbeitskreislauf (37) und einen Fahrkreislauf (36) umfasst, wobei wenigstens ein weiterer hydraulischer Verbraucher (23) der Arbeitshydraulik (18) in dem Arbeitskreislauf (37) angeordnet ist.
2. Hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der geschlossene hydraulische Kreislauf (3) zwischen dem Arbeitskreislauf (37) und dem Fahrkreislauf (36) mittels einer Ventileinrichtung (40, 41) umschaltbar ist.
3. Hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet:, dass in dem geschlossenen Kreislauf (3) ein Ventilblock
(16) vorgesehen ist, durch den eine Zuordnung eines ersten Verbraucherleitungszweigs (38') und/oder eines zweiten Verbraucherleitungszweigs (39') zu Anschlüssen der Hydropumpe (5) des geschlossenen Kreislaufs (3) festgelegt ist.
4. Hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ventileinrichtung (40, 41) zum Umschalten zwischen dem Arbeitskreislauf (37) und dem Fahrkreislauf (36) in den Ventilblock (16) integriert ist.
5. Hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilblock (16) ein Lasthalteventil umfasst.
6. Hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilblock (16) zumindest ein Druckbegrenzungsventil umfasst.
7. Hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilblock (16) ein Spülventil umfasst.
8. Hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem offenen Kreislauf (2) eine weitere Hydropumpe (17) vorgesehen ist, die mit der Hydropumpe (5) des geschlossenen Kreislaufs (3) mechanisch verbunden ist.
9. Hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydropumpen (17, 5) des offenen und des geschlossenen Kreislaufs (2, 3) mit einer gemeinsamen Antriebsmaschine (45) verbunden sind.
10. Hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydropumpe (5) des geschlossenen Kreislaufs (3) in ihrem Fördervolumen einstellbar und zur Förderung von Druckmittel in zwei Richtungen ausgelegt ist.
11. Hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere hydraulische Verbraucher (23) ein Hubzylinder ist.
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