EP1664549B1 - Hydrostatisches getriebe - Google Patents
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- EP1664549B1 EP1664549B1 EP04762708A EP04762708A EP1664549B1 EP 1664549 B1 EP1664549 B1 EP 1664549B1 EP 04762708 A EP04762708 A EP 04762708A EP 04762708 A EP04762708 A EP 04762708A EP 1664549 B1 EP1664549 B1 EP 1664549B1
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- hydrostatic transmission
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- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
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- F15B15/17—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type of differential-piston type
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- F15B7/10—Compensation of the liquid content in a system
Definitions
- the invention relates to a hydrostatic transmission according to the preamble of claim 1.
- a hydrostatic transmission is understood to mean the combination of a hydraulic pump (primary part) with a hydraulic motor (secondary part), in the simplest case with a hydraulic cylinder whose displacement chambers are ideally connected in flow-free operation.
- Such hydrostatic transmissions require due to the external leakage of the hydraulic-mechanical converter (especially pumps, hydraulic motors, to a lesser extent, hydraulic cylinders) always a device that realizes the supply of hydraulic fluid in the transmission to compensate for these losses and to maintain the functionality of the transmission , By this means must be prevented in particular that form in the pressure chambers cavitation phenomena.
- Particularly advantageous is a transmission with double-sided clamping of the output motor proves (secondary unit). By this clamping both the drive dynamics and the load rigidity over conventional transmissions with open hydraulic circuits can be significantly improved.
- a hydrostatic transmission in which a differential cylinder is supplied via two variable displacement pumps with pressure medium.
- the variable displacement pumps are driven by a common motor, wherein via one of the variable displacement pumps an annular space with a bottom-side cylinder space of the Cylinder is connected, while the other variable displacement pump supplies the cylinder space from a tank with pressure medium.
- the two variable displacement pumps are controlled via a control unit such that, for example, when the hydraulic cylinder is extended, the cylinder chamber is supplied with a little more pressure medium than is required for the extension movement, while the annular space is supplied with an excess quantity when the cylinder is retracted.
- a control unit such that, for example, when the hydraulic cylinder is extended, the cylinder chamber is supplied with a little more pressure medium than is required for the extension movement, while the annular space is supplied with an excess quantity when the cylinder is retracted.
- a counter-holding pressure is built up in the other pressure chamber, so that the piston is clamped on both sides.
- a hydrostatic transmission in which the secondary unit is supplied via two constant-displacement pumps driven by a common motor with pressure medium. Via one of the constant pumps, pressure medium can be conveyed from one of the pressure chambers of the hydraulic cylinder into the respective other pressure chamber, while the second pump of the primary part supplies the bottom-side cylinder chamber with pressure medium from a hydrostatic accumulator.
- This hydrostatic accumulator can be connected to the pressure chambers of the hydraulic cylinder when bypassing the two pumps, so that leakage losses are compensated for and also according to the pressure in this memory, a two-sided clamping.
- the invention has for its object to provide a hydrostatic transmission in which the clamping of the output motor is made possible with low device complexity.
- the hydrostatic transmission has a primary part with a pump, via the pressure chambers of an output motor with pressure medium can be supplied.
- a charging device is provided according to the invention, which has two of a common loading motor driven charge pumps. These are each associated with a pressure chamber of the output motor, so that by a suitable control of the loading motor a two-sided clamping of the output motor and the compensation of leaks is feasible.
- the charging device with the charging motor and the two preferably designed as constant pumps charge pumps can be realized with a very low device complexity, with the clamping can be easily adapted to different operating conditions by controlling the loading motor.
- the loading motor is torque-controlled.
- the drive torque of the loading motor is preferably controlled proportionally to the total pressure of the hydrostatic transmission.
- the absorption volumes of the two charge pumps are the same.
- the output motor may be a differential cylinder, but it is also possible to use other consumers, such as a hydraulic motor or a synchronous cylinder as a secondary part.
- a differential cylinder as the output motor of the primary part is carried out with two pumps, one of the two pressure chambers together and the other connects the larger pressure chamber with the tank.
- the pumps of the circuit are preferably controlled speed-controlled.
- the displacement volumes are to be adapted to the load (hydraulic motor) in such a way that the balance of the displacement volume flows is balanced.
- FIG. 1 shows a hydrostatic transmission 1 with a primary part 2, a secondary part 4 and a charging device 6.
- the secondary part 4 is formed in the illustrated embodiment by a hydraulic cylinder 5, which is designed as a differential cylinder.
- a differential piston 7 of the hydraulic cylinder divides this into a bottom-side cylinder chamber 8 and a piston rod-side cylinder chamber 10.
- a load L engages in the arrow direction.
- the primary part 2 has two pumps 12, 14, which sit on a common drive shaft 16 of a variable speed motor 18. This is reversible in the direction of rotation, so that accordingly the conveying direction of the two pumps 12, 14 is reversible.
- the two terminals of the pump 14 are connected via lines 20, 22 with the annular space 10 and the cylinder chamber 8 of the hydraulic cylinder 5, so that upon actuation of this pump 14 pressure medium can be promoted by a pressure chamber in the other pressure chamber.
- a pressure connection of the further pump 12 is connected via a pressure line 24 to the cylinder chamber 8 of the hydraulic cylinder 5.
- a suction line 26 leads to a tank, so that pressure medium from the tank into the cylinder chamber 8 or from this to the tank T can be conveyed.
- the charging device 6 has two charging pumps 30, 32 which are driven by a common loading motor 34 and a shaft 28.
- the loading motor 34 is designed as a synchronous machine in the illustrated embodiment, in principle, however, an asynchronous machine can be used.
- the pressure connections The two charge pumps 30, 32 are connected via charging lines 36 and 38 to the lines 20 and 22, which are connected to the spaces 8, 10.
- the two suction ports of the charge pumps 28, 30 are connected via tank lines 40, 42 with the tank T, so that upon actuation of the loading motor 34 pressure fluid from this tank T via the charging lines 26, 38 is conveyed to the pressure chambers 8, 10 of the hydraulic cylinder 5, to compensate for leakage losses and / or perform a two-sided clamping of the hydraulic cylinder 5.
- the absorption volumes of the two pumps 12, 14 and the absorption volumes of the two charge pumps 28, 30 are identical.
- the area ratio ⁇ of the differential cylinder 5 must then be 2: 1.
- both charge pumps 28, 30 convey pressure medium from the tank T into the two pressure chambers 8, 10 of the hydraulic cylinder 5.
- ⁇ are weighting factors whose derivation will be explained in detail below.
- the pressures in the pressure chambers 8, 10 are used as information about the state of charge of the transmission, but it is characterized by the fact that due to the compressibility of the pressure medium from changes in the load state of the hydraulic cylinder 5 resulting pressure changes do not interfere with lead the charging device.
- a summation of the output torques takes place on the shaft 28 of the charging device, which is proportional to the summation pressure formation (p sum ) if the ratio of the absorption volumes V 1, A , V 1, B of the two charge pumps 30, 32 is equal to the ratio of the weighting factors ⁇ A , ⁇ B.
- the specification of the total pressure can be controlled by the drive torque. Any change in the actual total pressure causes a change in the speed so that the balance is restored by providing the required charge volume flow.
- equations f) and e the parameters required to calculate the weighting factors can be found in equations f) and e).
- equations c) and d the pressure changes occurring in the pressure chambers 8, 10 as a function of a load can be determined.
- the equation i) stands for the sum pressure in the case where no load is acting.
- equation j the total pressure is calculated in the load case.
- the weighting factors ⁇ A and ⁇ B can be determined by suitable choice of the absorption volumes V 1, A and V 1, B of the two charge pumps 30, 32 in order to obtain the required weighting of the pressures in the pressure chambers 8, 10 in the summation to achieve the load moments resulting from them.
- the output motor is formed by a differential cylinder (5), which is supplied via the charging device (6) and the pump assembly (2) with the two speed-controlled pumps (12, 14) with pressure medium.
- a hydraulic motor 50 is used instead of the Gleichgangzylinders 44 and another consumer.
- variable displacement pumps instead of the charge pumps 30, 32 designed as constant pumps, it would also be possible to use variable displacement pumps, although this would allow a more precise control or regulation of the clamping, but would increase the investment costs.
- a hydrostatic transmission with an output motor which is supplied via a pump driven by a motor with pressure medium.
- the hydrostatic transmission is designed with a charging device, which according to the invention has two charge motors driven by a charge pump, via each of which a pressure chamber of the output motor can be supplied with pressure medium.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein hydrostatisches Getriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
- Unter einem hydrostatischen Getriebe versteht man die Kombination einer Hydropumpe (Primärteil) mit einem Hydromotor (Sekundärteil), im einfachsten Fall mit einem Hydrozylinder deren Verdrängerräume im Betrieb idealerweise strömungswiderstandsfrei verbunden sind. Derartige hydrostatische Getriebe bedürfen aufgrund der externen Leckagen der hydraulisch-mechanischen Wandler (insbesondere Pumpen, Hydromotoren, in geringerem Umfang auch Hydrozylinder) stets einer Einrichtung, die die Zuführung von Druckflüssigkeit in das Getriebe realisiert, um diese Verluste auszugleichen und die Funktionsfähigkeit des Getriebes zu erhalten. Durch diese Einrichtung muss insbesondere verhindert werden, dass sich in den Druckräumen Kavitationserscheinungen ausbilden. Als besonders vorteilhaft erweist sich ein Getriebe mit beidseitiger Einspannung des Abtriebsmotors (Sekundäreinheit). Durch diese Einspannung kann sowohl die Antriebsdynamik als auch die Laststeifigkeit gegenüber herkömmlichen Getrieben mit offenen Hydraulikkreisläufen wesentlich verbessert werden.
- In der DE 40 08 792 A1 ist ein hydrostatisches Getriebe dargestellt, bei dem ein Differentialzylinder über zwei Verstellpumpen mit Druckmittel versorgt wird. Die Verstellpumpen werden von einem gemeinsamen Motor angetrieben, wobei über eine der Verstellpumpen ein Ringraum mit einem bodenseitigen Zylinderraum des Zylinders verbunden ist, während die andere Verstellpumpe den Zylinderraum aus einem Tank mit Druckmittel versorgt.
- Die beiden Verstellpumpen werden über eine Steuereinheit derart angesteuert, dass beispielsweise beim Ausfahren des Hydrozylinders der Zylinderraum mit etwas mehr Druckmittel versorgt wird als zur Ausfahrbewegung erforderlich ist, während beim Einfahren des Zylinders der Ringraum mit einer Überschussmenge versorgt wird. Durch diese Steuerung wird im jeweils anderen Druckraum ein Gegenhaltedruck aufgebaut, so dass der Kolben beidseitig eingespannt ist. Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass die Ansteuerung und Installation der Verstellpumpen einen erheblichen vorrichtungstechnischen Aufwand erfordert.
- Aus der CA 605,046 ist ein hydrostatisches Getriebe bekannt, bei der die Sekundäreinheit über zwei von einem gemeinsamen Motor angetriebene Konstantpumpen mit Druckmittel versorgt wird. Über eine der Konstantpumpen kann Druckmittel aus einem der Druckräume des Hydrozylinders in den jeweils anderen Druckraum gefördert werden, während die zweite Pumpe des Primärteils den bodenseitigen Zylinderraum mit Druckmittel aus einem hydrostatischen Speicher versorgt. Dieser hydrostatische Speicher ist bei Umgehung der beiden Pumpen mit den Druckräumen des Hydrozylinders verbindbar, so dass Leckageverluste ausgeglichen werden und auch entsprechend des Drucks in diesem Speicher eine beidseitige Einspannung erfolgt.
- Ein solches Getriebe ist auch in FR 2 026 179 offenbart.
- Nachteilig bei beiden Lösungen ist, dass die Einspannung der Sekundäreinheit (Abtriebsmotor) nur äußerst schwierig an unterschiedliche Betriebsbedingungen anpassbar ist. Des weiteren erfordern beide vorbeschriebenen bekannten Varianten einen hohen Aufwand zur Ansteuerung der beiden Pumpen des Primärteils.
- Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein hydrostatisches Getriebe zu schaffen, bei dem die Einspannung des Abtriebsmotors mit geringem vorrichtungstechnischen Aufwand ermöglicht ist.
- Diese Aufgabe wird durch ein hydrostatisches Getriebe mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
- Erfindungsgemäß hat das hydrostatische Getriebe einen Primärteil mit einer Pumpe, über die Druckräume eines Abtriebsmotors mit Druckmittel versorgbar sind. Zum Ausgleich von Leckagen und gegebenenfalls zum Einspannen des Abtriebsmotors (Sekundärteil) ist erfindungsgemäß eine Ladeeinrichtung vorgesehen, die zwei von einem gemeinsamen Lademotor angetriebene Ladepumpen hat. Diese sind jeweils einem Druckraum des Abtriebsmotors zugeordnet, so dass durch geeignete Regelung des Lademotors eine beidseitige Einspannung des Abtriebsmotors und der Ausgleich von Leckagen durchführbar ist.
- Die Ladeeinrichtung mit dem Lademotor und den beiden vorzugsweise als Konstantpumpen ausgeführten Ladepumpen lässt sich mit einem äußerst geringen vorrichtungstechnischen Aufwand realisieren, wobei durch Regelung des Lademotors die Einspannung sehr einfach an unterschiedliche Betriebsbedingungen anpassbar ist.
- Dabei wird es bevorzugt, wenn der Lademotor momentengeregelt ist. Dabei wird das Antriebsmoment des Lademotors vorzugsweise proportional zum Summendruck des hydrostatischen Getriebes geregelt. Diese Abhängigkeit des Antriebsmoments MA lässt sich nach der Gleichung
berechnen, wobei die V die Schluckvolumina der beiden Ladepumpen und p die Drücke in den beiden Druckräumen des Abtriebsmotors sind. - Bei einer bevorzugten Variante der Erfindung sind die Schluckvolumina der beiden Ladepumpen gleich groß.
- Der Abtriebsmotor kann ein Differentialzylinder sein, es ist jedoch auch möglich andere Verbraucher, beispielsweise einen Hydromotor oder einen Gleichgangzylinder als Sekundärteil zu verwenden. Bei Verwendung eines Differentialzylinders als Abtriebsmotor wird der Primärteil mit zwei Pumpen ausgeführt, wobei eine die beiden Druckräume miteinander und die andere den größeren Druckraum mit dem Tank verbindet.
- Die Pumpen der Schaltung werden vorzugsweise drehzahlgeregelt angesteuert. Die Schluckvolumina sind dem Verbraucher (Hydromotor) so anzupassen, dass die Bilanz der Verschiebevolumenströme ausgeglichen ist.
- Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
- Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- Fig.1 ein Hydraulik-Schaubild eines hydrostatischen Getriebes mit einem Differentialzylinder als Verbraucher und
- Fig.2 ein Ausführungsbeispiel mit einem Gleichgangzylinder als Verbraucher.
- In Figur 1 ist ein hydrostatisches Getriebe 1 mit einem Primärteil 2, einem Sekundärteil 4 sowie einer Ladeeinrichtung 6 dargestellt. Das Sekundärteil 4 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen Hydrozylinder 5 ausgebildet, der als Differentialzylinder ausgeführt ist. Ein Differentialkolben 7 des Hydrozylinders unterteilt diesen in einen bodenseitigen Zylinderraum 8 sowie einen kolbenstangenseitigen Zylinderraum 10. An einer Kolbenstange des Differentialkolbens 7 greift eine Last L in Pfeilrichtung an.
- Das Primärteil 2 hat zwei Pumpen 12, 14, die auf einer gemeinsamen Antriebswelle 16 eines drehzahlgeregelten Motors 18 sitzen. Dieser ist in der Drehrichtung umkehrbar, so dass entsprechend auch die Förderrichtung der beiden Pumpen 12, 14 umkehrbar ist.
- Die beiden Anschlüsse der Pumpe 14 sind über Leitungen 20, 22 mit dem Ringraum 10 bzw. dem Zylinderraum 8 des Hydrozylinders 5 verbunden, so dass bei Betätigung dieser Pumpe 14 Druckmittel von einem Druckraum in den anderen Druckraum gefördert werden kann.
- Ein Druckanschluss der weiteren Pumpe 12 ist über eine Druckleitung 24 mit dem Zylinderraum 8 des Hydrozylinders 5 verbunden. Eine Saugleitung 26 führt zu einem Tank, so dass Druckmittel vom Tank in den Zylinderraum 8 oder von diesem zum Tank T förderbar ist.
- Die Ladeeinrichtung 6 hat zwei Ladepumpen 30, 32, die über einen gemeinsamen Lademotor 34 und eine Welle 28 angetrieben werden. Der Lademotor 34 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Synchronmaschine ausgeführt, prinzipiell kann jedoch auch eine Asynchronmaschine verwendet werden. Die Druckanschlüsse der beiden Ladepumpen 30, 32 sind über Ladeleitungen 36 und 38 mit den Leitungen 20 bzw. 22 verbunden, die mit den Räumen 8, 10 verbunden sind. Die beiden Sauganschlüsse der Ladepumpen 28, 30 sind über Tankleitungen 40, 42 mit dem Tank T verbunden, so dass bei Ansteuerung des Lademotors 34 Druckmittel aus diesem Tank T über die Ladeleitungen 26, 38 zu den Druckräumen 8, 10 des Hydrozylinders 5 förderbar ist, um Leckageverluste auszugleichen und/oder eine beidseitige Einspannung des Hydrozylinders 5 vorzunehmen.
- Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Schluckvolumina der beiden Pumpen 12, 14 und die Schluckvolumina der beiden Ladepumpen 28, 30 jeweils gleich ausgeführt. Das Flächenverhältnis α des Differentialzylinders 5 muss dann 2:1 betragen.
- Bei Ansteuerung des Lademotors 34 fördern beide Ladepumpen 28, 30 Druckmittel aus dem Tank T in die beiden Druckräume 8, 10 des Hydrozylinders 5. Die Drücke pA und pB in den Druckkammern wirken proportional zum Fördervolumen der jeweiligen Ladepumpe 30, 32 als Lastmomente auf die Antriebswelle 28. Unter Vernachlässigung von Reib- und Beschleunigungsmomenten lautet dann die Momentenbilanz an der Welle der Ladeeinheit
wobei p die Drücke in den Druckräumen, V die Schluckvolumina und M das auf die Welle 28 der Ladeeinheit 6 wirkende Abtriebsmoment des Motors 34 ist. - Der Summendruck des Getriebes psum berechnet sich nach
wobei β Gewichtungsfaktoren sind, deren Herleitung im folgenden ausführlich erläutert wird. Bei dem erfindungsgemäßen Konzept werden die Drücke in den Druckräumen 8, 10 als Information über den Ladezustand des Getriebes genutzt, es zeichnet sich jedoch dadurch aus, das aufgrund der Kompressibilität des Druckmediums sich aus Änderungen des Belastungszustandes des Hydrozylinders 5 ergebende Druckänderungen nicht zu einer Wechselwirkung mit der Ladeeinrichtung führen. - Wie sich aus den beiden vorbeschriebenen Gleichungen zur Berechnung von MAn und psum ergibt, findet an der Welle 28 der Ladeeinrichtung eine Summenbildung der Abtriebsmomente statt, welche proportional zur Summendruckbildung (psum) ist, wenn das Verhältnis der Schluckvolumina V1,A, V1,B der beiden Ladepumpen 30, 32 gleich dem Verhältnis der Gewichtungsfaktoren βA, βB ist. Die Vorgabe des Summendrucks kann gesteuert über das Antriebsmoment erfolgen. Jede Änderung des Ist-Summendrucks verursacht eine Änderung der Drehzahl, so dass das Gleichgewicht wieder hergestellt wird, indem der erforderliche Ladevolumenstrom bereitgestellt wird.
- Mit einfachen Worten gesagt, bei Ansteuerung des Lademotors 34 wird über die beiden Ladepumpen 30, 32 Druckmittel in die beiden Druckräume 8, 10 gefördert, so dass der Hydrozylinder 5 beidseitig eingespannt wird. Es baut sich in den Druckräumen jeweils ein Druck pA, pB auf, der in einem auf die Welle 28 der Ladeeinrichtung 6 wirkenden Rückstellmoment resultiert. Diese Rückstellmoment wirkt dem Antriebsmoment der Ladepumpen 30, 28 entgegen. Über die Momentensteuerung des Lademotors 34 wird der Motorstrom so eingestellt, dass das gesteuerte oder geregelte Antriebsmoment dem erzeugten Rückstellmoment entspricht. Für den Fall, dass keinerlei Leckage des hydrostatischen Getriebes auftritt, bleibt dieses Rückstellmoment dann im wesentlichen konstant, wenn keine Änderung der Vorspannung vorgenommen werden soll.
- Demgemäß kommt die erfindungsgemäße Lösung mit einem Minimum an Sensorik aus, da beispielsweise die Drücke in den Druckräumen nicht erfasst werden müssen, wie dies beispielsweise in der Lösung gemäß der DE 40 08 792 A1 der Fall ist.
- Anhand der beigefügten Tabelle seien im folgenden zum besseren Verständnis noch einige theoretische Betrachtungen zur Wahl der Gewichtungsfaktoren βA und βB erläutert.
- Die Drücke in den Druckräumen 8, 10 können zur Ableitung des Ladezustands des hydrostatischen Getriebes 1 genutzt werden. Diese Drücke werden aber auch durch die Größe der Last bestimmt. Im Zustand ohne Last (L = 0) werden die Drücke p zum einen durch das Flächenverhältnis α (siehe Gleichung a) der Tabelle) bestimmt und zeigen zum anderen die Vorspannung des hydrostatischen Getriebes an. Wird der Hydrozylinder 5 als leckagefrei angenommen und die Leitungsanschlüsse des Hydrozylinders 5 hermetisch abgeschlossen, so bleibt die einmal eingestellte Vorspannung erhalten und die Kammerdrücke pA, pB ändern sich nur in Abhängigkeit von der Last L. Dabei steigt ein Kammerdruck, während der zweite sinkt. Die Summe psum (siehe oben) der gewichteten Drücke p sollte daher konstant bleiben und als Maß für die Vorspannung dienen können.
- Die Änderung der Drücke pA, pB aufgrund einer äußeren Last L muss in die Bestimmung der Gewichtsfaktoren βA und βB eingehen. Diese hängen vom Flächenverhältnis α und den hydraulischen Kapazitäten der Zylinderräume und damit von der aktuellen Kolbenposition ab. Unter Annahme eines konstanten Kompressionsmoduls lässt sich die Abhängigkeit von den hydraulischen Kapazitäten auf eine Betrachtung der Länge der beiden Ölsäulen zurückführen. Wird der Ursprung der Bewegungskoordinaten bei einem Hub x in der Mittenposition des Differentialkolbens 7 gewählt, so ist
wobei LA = VA, tot / AA + h/2. Entsprechendes gilt für das Volumen VB, mit negativen Vorzeichen für die Auslenkung aus der Mittenposition. Kennzeichnend für den Einfluss der hydraulischen Kapazitäten auf die gegenläufige Änderung der Drücke pA, pB in den Druckräumen 8, 10 unter Last L ist das Verhältnis γ (siehe Gleichung g) in der Tabelle) der Länge der Ölsäulen. - In der angesprochenen Tabelle sind diese Überlegungen in mathematischer Form zusammengefasst. Als Ergebnis liegen die Gewichtungsfaktoren gemäß den Gleichungen k) und 1) vor, welche eine Summenbildung aus den Drücken pA und pB erlauben, für die ein Einfluss der Lastverhältnisse eliminiert ist und die die gewünschte Information über die Vorspannung des Getriebes zugänglich macht.
- In der Tabelle sind die zur Berechnung der Gewichtungsfaktoren erforderlichen Parameter den Gleichungen f) und e) entnehmbar. Anhand der Gleichungen c) und d) können die in Abhängigkeit von einer Last auftretenden Druckänderungen in den Druckräumen 8, 10 ermittelt werden. Die Gleichung i) steht für den Summendruck in dem Fall, in dem keine Last wirkt. Nach Gleichung j) wird der Summendruck im Lastfall berechnet.
TABELLE Druckverhältnis ohne Last Drücke unter Last: a) pB,0 = α ·pA0 b) pA = pA,0 + ΔpA pB = pB,0 + pB Druckänderungen unter Last bei leckagefreiem System und konstantem Kompressionsmodul ausgehend vom Zustand ohne Last: c) ΔpA = -1 · pL/(α+γ) e) pL = FL / AB d) ΔpB = γ · pL / (α+γ) mit: f) α=AA/AB h) pL = pB - α · pA g) γ = (LA + x) / (LB - x) Definition: i) pSum = (α · pA,0 + pB,0) /2 Ansatz: j) pSum = βA · pA + βB · pB Lösung: k) βA=γ·α/(α+γ) l) βB= α/(α+γ) - Bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel können die Gewichtungsfaktoren βA und βB durch geeignete Wahl der Schluckvolumina V1,A und V1,B der beiden Ladepumpen 30, 32 bestimmt werden, um die erforderliche Gewichtung der Drücke in den Druckräumen 8, 10 bei der Summenbildung der aus ihnen resultierenden Lastmomente zu erreichen.
-
- Für den praxisrelevanten Fall konstanter Schluckvolumina V muss auf einen Arbeitspunkt ausgelegt werden. Wählt man beispielsweise als Arbeitspunkt die Mittenposition des Kolbens 7, so ist in diesem Fall der Hub x = 0 und somit das erforderliche Verhältnis der Schluckvolumina γ = LA / LB = 1. D.h. bei Auslegung der Ladeeinrichtung auf diesen Arbeitspunkt können dann erfindungsgemäß baugleiche Ladepumpen mit identischem Hubvolumen eingesetzt werden. Bei Auslegung der Ladeeinrichtung auf einen anderen Arbeitspunkt müssen dann entsprechend die Hubvolumina der Ladepumpen gemäß den in der Tabelle aufgeführten Gleichungen angepasst werden, um den vorbeschriebenen Leckageausgleich und die Einspannung des Sekundärteils 4 vorzunehmen.
- Bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Abtriebsmotor durch einen Differentialzylinder (5) gebildet, der über die Ladeeinrichtung (6) und die Pumpenanordnung (2) mit den beiden drehzahlgeregelten Pumpen (12, 14) mit Druckmittel versorgt ist.
- In Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei der an Stelle des Differentialzylinders ein Gleichgangzylinder (44) verwendet ist, bei dem in der dargestellten Mittelstellung die beiden Druckräume (46, 48) das gleiche Volumen aufweisen. Da bei einem Gleichgangzylinder (44) die beiden Druckräume (46, 48) mit dem gleichem Querschnitt ausgebildet sind, ist das Flächenverhältnis α = 1. Es kann dann auf die Pumpe 12 verzichtet werden, über die beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel Druckmittel aus dem Tank T in den größeren Zylinderraum (8) oder in umgekehrter Richtung von diesem Tank T gefördert werden kann, um die Verschiebevolumenströme auszugleichen. In Fig. 2 oben ist desweiteren angedeutet, dass anstelle des Gleichgangzylinders 44 auch ein anderer Verbraucher, beispielsweise ein Hydromotor 50 einsetzbar ist.
- Im übrigen entspricht die Schaltung aus Figur 2 dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel, so dass weitere Erläuterungen entbehrlich sind.
- Anstelle der als Konstantpumpen ausgeführten Ladepumpen 30, 32 könnten auch Verstellpumpen eingesetzt werden, dies würde zwar eine genauere Steuerung oder Regelung der Einspannung ermöglichen, würde jedoch die Investitionskosten erhöhen.
- Offenbart ist ein hydrostatisches Getriebe mit einem Abtriebsmotor, der über eine von einem Motor angetriebene Pumpe mit Druckmittel versorgt ist. Zum Ausgleich von Leckagen und zur Einspannung des Abtriebsmotors ist das hydrostatische Getriebe mit einer Ladeeinrichtung ausgeführt, die erfindungsgemäß zwei von einem gemeinsamen Lademotor angetriebene Ladepumpen hat, über die jeweils ein Druckraum des Abtriebsmotors mit Druckmittel versorgbar ist.
-
- 1
- hydrostatisches Getriebe
- 2
- Primärteil
- 4
- Sekundärteil
- 5
- Hydrozylinder
- 6
- Ladeeinrichtung
- 7
- Kolben
- 8
- Zylinderraum
- 10
- Ringraum
- 12
- Pumpe
- 14
- Pumpe
- 16
- Antriebswelle
- 18
- Motor
- 20
- Leitung
- 22
- Leitung
- 24
- Druckleitung
- 26
- Saugleitung
- 28
- Welle
- 30
- Ladepumpe
- 32
- Ladepumpe
- 34
- Lademotor
- 36
- Ladeleitung
- 38
- Ladeleitung
- 40
- Tankleitung
- 42
- Tankleitung
- 44
- Gleichgangzylinder
- 46
- Druckraum
- 48
- Druckraum
- 50
- Hydromotor
Claims (8)
- Hydrostatisches Getriebe mit einem Abtriebsmotor (5, 44) dessen Zulauf- und Rücklaufanschluss mit zumindest einer von einem Motor (18) angetriebenen Pumpe (14) verbunden sind, über die Druckmittel zwischen einem Druckraum (8, 10, 46, 48) und einem anderen Druckraum (10, 8, 46, 48) des Abtriebsmotors (5, 44) förderbar ist und mit einer Ladeeinrichtung (6), über die der Abtriebsmotor (5, 44) beidseitig hydraulisch einspannbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeeinrichtung (6) zwei von einem gemeinsamen, geregelten Lademotor (34) angetriebene Ladepumpen (30, 32) hat, über die jeweils ein Druckraum (8, 10, 46, 48) des Abtriebsmotors (5, 44) aus einem Tank (T) mit Druckmittel versorgbar ist, so dass Leckagen ausgleichbar und/oder die vorbestimmte Vorspannung des Abtriebsmotors (5) einstellbar ist.
- Hydrostatisches Getriebe nach Patentanspruch 1, wobei der Lademotor (34) momentengeregelt ist.
- Hydrostatisches Getriebe nach Patentanspruch 3, wobei das Schluckvolumen (V) der Ladepumpen (30, 32) gleich ist.
- Hydrostatisches Getriebe nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Ladepumpen (30, 32) Konstantpumpen sind.
- Hydrostatisches Getriebe nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Antriebsmotor ein Differentialzylinder (5) ist, dessen größerer Zylinderraum (8) über eine zweite Pumpe (12) mit dem Tank (T) verbunden ist, so dass Druckmittel zwischen diesem Tank (T) und dem Zylinderraum (8) förderbar ist.
- Hydrostatisches Getriebe nach Patentanspruch 6, wobei die Pumpen (12, 14) mit dem gleichen Schluckvolumen ausgeführt sind und das Flächenverhältnis (α) des Differentialzylinders (5) 2:1 ist.
- Hydrostatisches Getriebe nach einem vorhergehenden Patentanspruch, wobei die vorhandenen Pumpen (12, 14) drehzahlgeregelt sind.
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