DE102014109152A1

DE102014109152A1 - Hydrostatisches Antriebssystem einer mobilen Arbeitsmaschine

Info

Publication number: DE102014109152A1
Application number: DE102014109152.3A
Authority: DE
Inventors: Hans-Ulrich Knechtel; Peter Krumbholz
Original assignee: Linde Material Handling GmbH
Current assignee: Linde Material Handling GmbH
Priority date: 2014-06-30
Filing date: 2014-06-30
Publication date: 2015-12-31

Abstract

Die Erfindung betrifft ein hydrostatisches Antriebssystem (1) einer mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere eines Flurförderzeugs, mit einem Antriebsmotor (2), insbesondere einem Verbrennungsmotor oder einem Elektromotor, und einem von dem Antriebsmotor (2) angetriebenen Hydrauliksystem (4), wobei das Hydrauliksystem (4) mindestens ein mit dem Antriebsmotor (2) trieblich verbundenes hydrostatisches Triebwerk (8) und einen Druckmittelspeicher (9) aufweist, der zum Antrieb des Triebwerks (8) und/oder zur Versorgung des Hydrauliksystems (4) mit Druckmittel vorgesehen ist, wobei das den Druckmittelspeicher (9) umfassende Hydrauliksystem (4) auf einem ersten Druckniveau betrieben ist, und wobei das Antriebssystem (1) mindestens einen hydraulischen Nebenverbraucher (11) aufweist, der auf einem zweiten Druckniveau betrieben ist, das niedriger als das erste Druckniveau ist. Zur Versorgung des mindestens einen Nebenverbrauchers (11) mit Druckmittel ist erfindungsgemäß ein von dem Druckmittel des Druckmittelspeichers (9) angetriebener Hydrotransformator (15) vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein hydrostatisches Antriebssystem einer mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere eines Flurförderzeugs, mit einem Antriebsmotor, insbesondere einem Verbrennungsmotor oder einem Elektromotor, und einem von dem Antriebsmotor angetriebenen Hydrauliksystem, wobei das Hydrauliksystem mindestens ein mit dem Antriebsmotor trieblich verbundenes hydrostatisches Triebwerk und einen Druckmittelspeicher aufweist, der zum Antrieb des Triebwerks und/oder zur Versorgung des Hydrauliksystems mit Druckmittel vorgesehen ist, wobei das den Druckmittelspeicher umfassende Hydrauliksystem auf einem ersten Druckniveau betrieben ist, und wobei das Antriebssystem mindestens einen hydraulischen Nebenverbraucher aufweist, der auf einem zweiten Druckniveau betrieben ist, das niedriger als das erste Druckniveau ist.
Hydrostatische Antriebssysteme von mobilen Arbeitsmaschinen, beispielsweise Flurförderzeuge, weisen ein Hydrauliksystem auf, beispielsweise ein Arbeitshydrauliksystem oder einen hydrostatischen Fahrantrieb, das im Mitteldruckbereich oder Hochdruckbereich von mehreren hundert bar betrieben ist. Dieses Hydrauliksystem ist mit einem Druckmittelspeicher versehen, um in Verbindung mit dem hydrostatischen Triebwerk, das angetrieben von dem Druckmittel aus dem Druckmittelspeicher, einen hydraulischen Starter einer Start-Stopp-Funktion für den Antriebsmotor, beispielsweise einen Verbrennungsmotor, und/oder einen Booster-Antrieb zur Unterstützung des laufenden Antriebsmotors oder des Hydrauliksystems zu bilden. Der Druckmittelspeicher wird hierbei mit dem Druckniveau des Hydrauliksystems betrieben und beispielsweise mit Bremsenergie des Fahrantriebs und/oder Lastsenkenenergie beim Absenken einer Last eines Hubantriebs des Arbeitshydrauliksystems und/oder mittels einer Ladeschaltung durch einen Pumpenbetrieb des hydrostatischen Triebwerks aufgeladen.
Derartige hydrostatische Antriebssysteme von mobilen Arbeitsmaschinen weisen weiterhin einen oder mehrere Nebenverbraucher auf, beispielsweise einen hydraulischen Speisekreis oder eine Lenkungshydraulik, die mit einem gegenüber dem Hydrauliksystem geringeren Druckniveau betrieben werden, beispielsweise im Niederdruckbereich bis ca. 100 bar.
In dem hydraulischen Speisekreis steht ein im Wesentlichen konstanter Speisedruck an, um die Verbraucher des Speisekreises mit Druckmittel zu versorgen. Bei bekannten hydrostatischen Antriebssystemen wird zur Versorgung des Speisekreises mit Druckmittel eine als Konstantpumpe ausgebildete Speisepumpe eingesetzt, die von dem Antriebsmotor der Arbeitsmaschine angetrieben ist und auf einem von dem Antriebsmotor angetriebenen Antriebsstrang montiert ist. Eine als Konstantpumpe ausgebildete Speisepumpe liefert aufgrund eines festen und konstanten Fördervolumens eine Fördermenge, die sich aus dem konstanten Fördervolumen der Speisepumpe und der Drehzahl des Antriebsmotors ergibt. Die Drehzahl des Antriebsmotors wird hierbei von den angeforderten Hydraulikfunktionen des Hydrauliksystems und/oder eines Fahrantriebs der Arbeitsmaschine bestimmt. Bei bekannten hydrostatischen Antriebssystemen folgt somit die von der Speisepumpe gelieferte Fördermenge nicht dem Bedarf des Speisekreises, sondern der sich aus der angeforderten Arbeitsfunktion erforderlichen Drehzahl des Antriebsmotors. Das Fördervolumen der als Konstantpumpe ausgebildeten Speisepumpe wird bei bekannten Antriebssystemen derart ausgelegt, dass bei minimaler Drehzahl des Antriebsmotors die Speisepumpe den maximalen möglichen Speisemengenbedarf des Speisekreises zur Verfügung stellt. Durch diese Auslegung der als Konstantpumpe ausgebildeten Speisepumpe entstehen bei höheren Drehzahlen des Antriebsmotors Überkapazitäten, wobei die über den Speisemengenbedarf des Speisekreises hinausgehende Fördermenge der Speisepumpe an einem Druckbegrenzungsventil, das auf den maximalen Speisedruck eingestellt wird, abgedrosselt wird. Durch das Abdrosseln der über den Speisemengenbedarf des Speisekreises hinausgehenden Fördermenge der als Konstantpumpe ausgebildeten Speisepumpe bei bekannten Antriebssystemen ergibt sich ein erhöhter Kraftstoffverbrauch eines als Verbrennungsmotor ausgebildeten Antriebsmotors und ein erhöhter Wärmeeintrag in das Druckmittel des Antriebssystems, der an einer Kühlereinrichtung unter Aufwendung von zusätzlicher Energie wieder aus dem Druckmittel des Antriebssystems an die Umgebung abgeführt werden muss.
Bekannte Arbeitsmaschinen sind weiterhin mit einer Lenkungshydraulik versehen. Hierzu ist es bekannt, das hydraulische Triebwerk, das das Hydrauliksystem, beispielsweise eine Arbeitshydraulik der Arbeitsmaschine, mit Druckmittel versorgt, weiterhin zur Versorgung der Lenkungshydraulik einzusetzen. Hierzu wird dem Triebwerk ein Prioritätsventil zugeordnet, das die bevorzugte Versorgung der Lenkungshydraulik sicherstellt und der Lenkungshydraulik die angeforderte Druckmittelvolumenstrom zuteilt. Bei nicht angesteuerter Lenkungshydraulik stellt sich hierbei ein Systemgegendruck ein, der aus den Durchflusswiderständen der Leitungen und den Vorspannungen des Prioritätsventils sowie einer Umlaufdruckwaage resultieren, mittels der ein von dem Triebwerk geförderter Überschussvolumenstrom zu einem Behälter abgeführt wird.
Bei einer schnellen Lenkbewegung steigt der von der Lenkungshydraulik angeforderte Druckmittelvolumenstrom schnell an. Aufgrund der Totzeiten in der Signalverarbeitung und der Massenträgheit des Triebwerks und des Antriebsmotors ist das Antriebssystem so träge, dass der Druckmittelvolumenstrom des Triebwerks nicht den hohen dynamischen Lenkanforderungen durch eine Bedienperson folgen kann. Um einen ausreichenden Druck und Druckmittelvolumenstrom zur Versorgung der Lenkungshydraulik bereitzustellen, wird bei einem als Verstelltriebwerk ausgebildeten Triebwerk daher durch einen mechanischen Anschlag für das minimale Verdrängervolumen des Triebwerks und einer entsprechenden Drehzahl des Antriebsmotors ein Mindestvolumenstrom des Triebwerks vorgehalten. Dieser von dem hydrostatischen Triebwerk zu jeder Zeit vorgehaltene Mindestvolumenstrom ermöglicht es, eine schnelle Lenkbewegung komfortabel und mit hydraulischer Unterstützung zu jedem Zeitpunkt durchführen zu können. Bei einer Lenkanforderung erhöht sich der Druckmittelbedarf der Lenkungshydraulik, wodurch das hydrostatische Triebwerk stärker belastet wird, um den nötigen Druck und den nötigen Volumenstrom zu liefern. Die Anpassung des hydrostatischen Triebwerks bei einer Lenkanforderung an die höheren Druck- und Volumenstromanforderungen nimmt jedoch eine bestimmte Zeitspanne in Anspruch. Dem wird mit dem permanent von dem hydrostatischen Triebwerk geförderten Mindestvolumenstrom für die Lenkungshydraulik begegnet. Der von dem Triebwerk gelieferte Mindestvolumenstrom wird bei bekannten Antriebssystemen überdimensioniert, um für schnelle Lenkvorgänge eine ausreichende Initialdruckmittelmenge zur Verfügung zu stellen und die Zeit bis zur entsprechenden Erhöhung des Verdrängervolumens des als Verstelltriebwerks ausgebildeten Triebwerks und/oder einer Drehzahlerhöhung des Antriebsmotors zu überbrücken. Die zur Bereitstellung des Mindestvolumenstroms des Triebwerks erforderliche Leistung wird in denjenigen Betriebspunkten, in denen keine Lenkbewegung der Lenkungshydraulik angefordert wird, vollständig in Wärme umgesetzt. Durch das Vorhalten des Mindestvolumenstroms des Triebwerks für die Lenkungshydraulik ergeben sich ein erhöhter Kraftstoffverbrauch eines als Verbrennungsmotor ausgebildeten Antriebsmotors und ein erhöhter Wärmeeintrag in das Druckmittel des Antriebssystems.
Ein gattungsgemäßes Antriebssystem mit einem von einem hydrostatischen Triebwerk versorgten und als Arbeitshydrauliksystem ausgebildeten Hydrauliksystem, das auf einem hohen Druckniveau betrieben ist und einen Druckmittelspeicher für eine Start-Stopp-Funktion und/oder einen Booster-Antrieb aufweist, sowie mit einem als Speisekreis ausgebildeten Nebenverbraucher, der von einer als Konstantpumpe ausgebildete Speisepumpe mit Druckmittel versorgt wird, ist aus der der EP 2 308 795 A1 oder der DE 10 2011 104 919 A1 bekannt. Bei der DE 10 2011 1404 919 A1 ist das das Arbeitshydrauliksystem versorgende Triebwerk weiterhin zur Versorgung einer Lenkungshydraulik vorgesehen
Bekannte gattungsgemäße Antriebssysteme weisen eine Reihe von Nachteilen auf.
Bei bekannten Antriebssystemen, bei denen eine Speisepumpe zusammen mit einem Fahrantrieb und dem hydrostatischen Triebwerk zur Versorgung des Hydrauliksystems, beispielsweise eines Arbeitshydrauliksystems, auf dem Antriebsstrang angeordnet ist, ergibt sich eine große Baulänge des Antriebsstranges. Insbesondere bei mobilen Arbeitsmaschinen, bei denen der Antriebsstrang in Fahrzeugquerrichtung eingebaut ist, kann die Baulänge des Antriebsstranges zu Einbauproblemen in der Arbeitsmaschine führen.
Bei der Ausführung der Speisepumpe als kostengünstige und bauraumsparende Konstantpumpe arbeitet die Speisepumpe mit der Drehzahl des Antriebsmotors und somit nicht bedarfsgerecht und angepasst an den Druckmittelbedarf des Speisekreises, wodurch sich bei der Ausführung des Antriebsmotors als Verbrennungsmotor ein Kraftstoffmehrverbrauch des Verbrennungsmotors und ein zusätzlicher Wärmeeintrag in das Druckmittel des Antriebsystems ergeben.
Sofern die Speisepumpe starr, d.h. ohne lösbare Kupplungseinrichtung, auf einer Antriebswelle des Antriebsstrangs angeordnet ist, wird durch die Speisepumpe weiterhin das Startdrehmoment erhöht, das zum Starten des abgestellten Antriebsmotors erforderlich ist. Insbesondere bei einem Kaltstart unter kalten Umgebungsbedingungen kann es hierbei zu Startproblemen des abgestellten Antriebsmotors kommen, wobei der Antriebsmotor nicht anspringen kann oder ein elektrischer Anlasser des Antriebsmotors durch Überlastung versagen kann.
Weiterhin erhöht sich durch die erforderliche zusätzliche Speisepumpe der Herstellungsaufwand des Antriebssystems.
Das Vorhalten des Mindestvolumenstroms für die Lenkungshydraulik führt dazu, dass an dem das Hydrauliksystem versorgenden Triebwerk ein entsprechender Mindestvolumenstrom eingestellt werden muss, der bei bekannten Antriebssystemen höher als der tatsächliche Bedarf der Lenkungshydraulik ist, wodurch sich ebenfalls bei der Ausführung des Antriebsmotors als Verbrennungsmotor ein Kraftstoffmehrverbrauch des Verbrennungsmotors und ein zusätzlicher Wärmeeintrag in das Druckmittel des Antriebsystems ergeben.
Aus der EP 2 308 795 A1 ist es bereits bekannt, zur Versorgung des von dem Speisekreis gebildeten Nebenverbrauchers Druckmittel aus dem Druckmittelspeicher des Hydrauliksystems zu entnehmen, wobei die Entnahme des Druckmittels mittels eines Druckminderventils als Drosselorgan erfolgt. An dem Druckminderventil wird der Druck des Druckmittelspeichers auf den niedrigeren Druck des Speisekreises abgedrosselt. Da der Speisekreis einen definierten Volumenstrom mit einem gegenüber dem Druck des Druckmittelspeichers deutlich niedrigeren Druck anfordert, wird aus dem Druckmittelspeicher die erforderliche Druckmittelmenge zur Versorgung des Speisekreises entnommen und der Druck an dem Druckminderventil unter hohen Verlusten abgedrosselt. Hierdurch wird zur Versorgung des Speisekreises eine hohe Druckmittelmenge aus dem Druckmittelspeicher entnommen, verbunden mit einem hohen Wärmeeintrag in das Druckmittel durch die hohen Drosselverluste an dem Druckminderventil. Zur Versorgung des Speisekreises muss daher der Druckmittelspeicher mit einem entsprechend großen Speichervolumen versehen werden, wodurch zum Laden des großvolumigen Druckmittelspeichers bei der Ausführung des Antriebsmotors als Verbrennungsmotor ein erhöhter Kraftstoffverbrauch resultiert.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Antriebssystem der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, das die oben genannten Nachteile bei der Versorgung eines oder mehrerer Nebenverbraucher nicht aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zur Versorgung des mindestens einen Nebenverbrauchers mit Druckmittel ein von dem Druckmittel des Druckmittelspeichers angetriebener Hydrotransformator vorgesehen ist. Ein Hydrotransformator kann als ein hydraulisches System, bei dem mindestens ein Hydromotor und eine Hydropumpe hydraulisch oder mechanisch, beispielsweise mittels einer Welle, gekoppelt ist, aufgebaut sein, das einen Volumenstrom mit einem ersten Druck in einen Volumenstrom mit einem zweiten Druck ohne Verluste, insbesondere Drosselverluste, transformiert und umwandelt. Ein Hydrotransformator ermöglicht es somit, die mit einem ersten Druckniveau aus dem Druckmittelspeicher zur Verfügung stehende hydraulische Energie ohne Drosselverluste auf einem abweichenden Druckniveau zur Versorgung eines oder mehrere Nebenverbraucher zur Verfügung zu stellen. Mit dem Hydrotransformator wird zur Versorgung der Nebenverbraucher nur diejenige Energie aus dem Druckmittelspeicher entnommen, die zur Versorgung der Nebenverbraucher erforderlich ist. Mit einem Hydrotransformator wird es somit in einem erfindungsgemäßen Antriebsystems ermöglicht, die hohen Drücke des Druckmittelspeichers und somit des Hydrauliksystems ohne nennenswerte Verluste den Nebenverbrauchern zur Verfügung zu stellen, die auf einem niedrigeren Druckniveau betrieben werden. Da mit dem Hydrotransformator die Versorgung eines oder mehrerer Nebenverbraucher ohne Verluste vollständig oder teilweise mit der Energie aus dem Druckmittelspeicher erfolgen kann, wird erzielt, dass eine zusätzliche Pumpe zur Versorgung eines Nebenverbrauchers entfallen oder verkleinert werden kann oder in dem Fall, dass das Triebwerk des Hydrauliksystems den Nebenverbraucher versorgt, der Mindestvolumenstrom des Triebwerks verringert werden kann. Mit dem Hydrotransformator, der eine bedarfsgerechte und verlustfreie Versorgung eines oder mehrerer Nebenverbraucher ermöglicht, wird somit bei der Ausführung des Antriebsmotors als Verbrennungsmotor eine Kraftstoffeinsparung erzielt und eine Erwärmung des Druckmittels durch Abdrosselung eines Volumenstroms vermieden.
Der Hydrotransformator kann als Triebwerk mit drei Anschlüssen ausgebildet sein, wobei der Hydrotransformator an einem ersten Anschluss mittels einer Verbindungsleitung mit dem Druckmittelspeicher verbunden ist, an einem zweiten Anschluss mit einer zu dem Nebenverbraucher geführten Versorgungsleitung verbunden ist und an einem dritten Anschluss mit einem Behälter verbunden ist. Derartige Hydrotransformatoren bestehen aus einer Axialkolbenmaschine mit einer verstellbare Steuerscheibe, die Druckmittelströme steuert, wobei in der Steuerscheibe drei Steuernieren ausgebildet sind, die die entsprechenden Anschlüsse des Hydrotransformators bilden.
Der Hydrotransformator umfasst gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung mindestens zwei Teiltriebwerke, die mittels einer Triebwelle miteinander verbunden sind, wobei ein erstes Teiltriebwerk an einem ersten Anschluss mittels einer Verbindungsleitung dem Druckmittelspeicher und an einem zweiten Anschluss mit einem Behälter in Verbindung steht und wobei ein zweites Teiltriebwerk an einem ersten Anschluss mit dem Behälter und an einem zweiten Anschluss mit einer zu dem Nebenverbraucher geführten Versorgungsleitung in Verbindung steht. Das erste Teiltriebwerk bildet somit einen Hydromotor, der mit Druckmittel aus dem Druckmittelspeicher angetrieben wird. Das zweite Teiltriebwerk bildet eine Hydropumpe, die den Nebenverbraucher mit Druckmittel versorgt und über die Triebwelle von dem Hydromotor angetrieben ist. Mit einem derartigen Hydrotransformator wird es auf einfache Weise ermöglicht, einen oder mehrere Nebenverbraucher, deren Druckniveau von dem Druckniveau des Druckmittelspeichers verschieden ist, ohne Verluste mit Energie aus dem Druckmittelspeicher zu versorgen. Ein weiterer Vorteil, der Versorgung eines oder mehrerer Nebenverbraucher mittels eines Hydrotransformators besteht darin, dass der Hydrotransformator mit seiner Triebwelle eine von der Abtriebswelle des Antriebsmotors und somit dem Antriebsstrang der Arbeitsmaschine unabhängige zweite Welle bildet, die ohne Verlängerung des Antriebsstranges räumlich getrennt in der Arbeitsmaschine angeordnet werden kann.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung das erste Teiltriebwerk als im Verdrängervolumen verstellbares Verstelltriebwerk ausgebildet ist. Durch Anpassung des Verdrängervolumens des als Hydromotor arbeitenden ersten Teiltriebwerks wird es ermöglicht, den Volumenstrom und Druck zur Versorgung des Nebenverbrauchers bedarfsgerecht auch bei wechselnden Drücken im Druckmittelspeicher zur Verfügung zu stellen.
Das zweite Teiltriebwerk kann als im Verdrängervolumen konstantes Konstanttriebwerk oder als im Verdrängervolumen verstellbares Verstelltriebwerk ausgebildet sein. Bei Ausführung des zweiten, als Hydropumpe arbeiteten Teiltriebwerks als Verstelltriebwerk wird eine maximale Energieausnutzung der im Druckmittelspeicher gespeicherten Energie erzielt.
Das Hydrauliksystem ist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung als Arbeitshydraulik der Arbeitsmaschine ausgebildet und das hydrostatische Triebwerk versorgt die Arbeitshydraulik mit Druckmittel.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung ist der Nebenverbraucher als Speisekreis der Arbeitsmaschine und/oder als Lenkungshydraulik der Arbeitsmaschine ausgebildet. Die erfindungsgemäße Versorgung des Speisekreises mittels des Hydrotransformators mit Energie aus dem Druckmittelspeicher ermöglicht es, auf eine separate Speisepumpe zu verzichten. Durch den Entfall der Speisepumpe weist das erfindungsgemäße Antriebssystem einen geringen Bauaufwand und einen geringen Bauraumbedarf auf, wobei die Baulänge des Antriebsstranges verringert werden kann. Zudem kann durch den Entfall der Speisepumpe bei dem erfindungsgemäßen Antriebssystem eine Verringerung des Startdrehmoments des Antriebsmotors erzielt werden, insbesondere bei einem Kaltstart des Antriebsmotors bei kalten Umgebungsbedingungen. Durch die bedarfsgerechte Versorgung des Speisekreises mittels des Hydrotransformators und den Entfall einer Speisepumpe wird eine Kraftstoffeinsparung eines als Verbrennungsmotors ausgebildeten Antriebsmotors erzielt. Zudem wird die Erwärmung des Druckmittels des Antriebssystems verringert. Die erfindungsgemäße Versorgung der Lenkungshydraulik mittels des Hydrotransformators mit Energie aus dem Druckmittelspeicher ermöglicht es, den Mindestvolumenstrom des Triebwerks zu verringern und die Lenkungshydraulik in denjenigen Betriebspunkten, in denen keine Lenkbewegung der Lenkungshydraulik angefordert oder zu Beginn einer Lenkbewegung bis das Triebwerk den Volumenstrom zur Versorgung der Lenkhydraulik bereit stellt über den Hydrotransformator zu versorgen. Durch diese Versorgung der Lenkungshydraulik mittels des Hydrotransformators und die Verringerung des Mindestvolumenstroms des Triebwerks wird eine Kraftstoffeinsparung eines als Verbrennungsmotors ausgebildeten Antriebsmotors erzielt. Zudem wird die Erwärmung des Druckmittels des Antriebssystems verringert.
Sofern der Hydrotransformator zur Versorgung mindestens eines Nebenverbrauchers der Arbeitsmaschine vorgesehen ist, ergeben sich besondere Vorteile, wenn der Druckmittelspeicher zum Laden mit Druckmittel mittels einer Ladeleitung an die Förderleitung des hydrostatischen Triebwerks angeschlossen ist und mittels der Verbindungsleitung mit dem Hydrotransformator verbunden ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist das hydrostatische Triebwerk zum Antrieb des Hydrotransformators und/oder zur Versorgung des Nebenverbrauchers vorgesehen. Hierdurch kann insbesondere bei der Ausführung des Nebenverbrauchers als Lenkungshydraulik erzielt werden, dass bei einer Lenkbewegung der Lenkungshydraulik, bei der ein hoher Volumenstrom erforderlich ist, dieser von dem Triebwerk zur Verfügung gestellt wird, so dass das Entnahmevolumen von Druckmittel aus dem Druckmittelspeichers verringert werden kann. Bei der Ausführung des Nebenverbrauchers als Speisekreis wird hierdurch erzielt, dass bei einem Start des Antriebsmotors und einem leeren Druckmittelspeicher unmittelbar nach dem Start des Antriebsmotors von dem Triebwerk ein Speisedruck des Speisekreises zur Verfügung gestellt wird.
Mit besonderem Vorteil sind gemäß einer Ausführungsform der Erfindung die Ladeleitung und die Verbindungsleitung an eine Druckmittelleitung angeschlossen, die mit der Förderleitung des hydrostatischen Triebwerks verbunden ist. Hierdurch wird ein Laden des Druckmittelspeichers mit Druckmittel aus der Förderleitung der Hydraulikpumpe erzielt und weiterhin ermöglicht, dass der Hydrotransformator mit Druckmittel aus dem Druckmittelspeicher oder mit Druckmittel aus der Förderleitung der Hydraulikpumpe angetrieben werden kann, beispielsweise falls der Druckmittelspeicher keinen ausreichenden Ladedruck aufweisen sollte.
Das erfindungsgemäße Antriebssystem ist vorteilhafter Weise mit einer hydraulischen Start-Stopp-Funktion und/oder einem Boosterantrieb zur Unterstützung des laufenden Antriebsmotors ausgeführt. Hierzu kann der Antriebsstrang mit einem zusätzlichen Hydromotor versehen sein, der mit Druckmittel aus dem Druckmittelspeicher angetrieben ist. Mit besonderem Vorteil ist das hydrostatische Triebwerk, das das als Arbeitshydrauliksystem ausgebildete Hydrauliksystem mit Druckmittel versorgt, als hydraulischer Starter des Antriebsmotors und/oder als Booster-Antrieb des laufenden Antriebsmotors ausgebildet, das mit Druckmittel aus dem Druckmittelspeicher angetrieben ist. Mit dem erfindungsgemäßen Hydrotransformator wird es somit ermöglicht, bei einem Antriebssystem, das mit einem Druckmittelspeicher für eine hydraulische Start-Stopp-Funktion und/oder für einen Boosterantrieb versehen ist, der mit dem Druckniveau des als Arbeitshydraulik ausgebildeten Hydrauliksystems betrieben wird, einen oder mehrere Nebenverbraucher in energetisch günstiger Weise zu versorgen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das hydrostatische Triebwerk als Pumpe und Motor betreibbar, wobei das Triebwerk im Pumpenbetrieb mit der Saugseite Druckmittel aus einem Behälter ansaugt und in eine Ladeleitung des Druckmittelspeichers fördert und wobei dem Triebwerk im Motorbetrieb an der Saugseite Druckmittel aus dem Druckmittelspeicher zuführbar ist. Das Triebwerk bildet somit im Motorbetrieb den hydraulischen Starter des Verbrennungsmotors und/oder den Boosterantrieb und ermöglicht im Pumpenbetrieb das Laden des Druckmittelspeichers.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist in der Ladeleitung ein zwischen einer Sperrstellung und einer Durchflussstellung betätigbares Absperrventil angeordnet. Das Absperrventil ermöglicht es, in bestimmten Betriebssituationen, beispielsweise beim Start des Antriebsmotors, die Verbindung der Ladeleitung abzusperren, so dass der Hydrotransformator mit von dem Triebwerk geförderten Druckmittel angetrieben wird. Hierdurch kann eine Priorisierung des Nebenverbrauchers, beispielsweise eines Speisekreises, vor dem Ladebetrieb des Druckmittelspeichers erzielt werden. Weiterhin wird mittels des Absperrventils und einer Abkopplung des Druckmittelspeichers eine weitere Verringerung des Startdrehmoments des Antriebsmotors erzielt.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Absperrventil bei drucklosem Druckmittelspeicher in die Sperrstellung betätigt. Sofern das Absperrventil bei drucklosem Druckmittelspeicher in die Sperrstellung betätigt ist, kann bei einem Start des Antriebsmotors auf einfache Weise der Druckmittelspeicher abgekoppelt werden, um die Versorgung des Nebenverbrauchers, beispielsweise des Speisekreises, durch das Triebwerk zu priorisieren.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Triebwerk als im Verdrängervolumen verstellbares Verstelltriebwerk ausgebildet, wobei sich das Verstelltriebwerk beim Start des Antriebsmotors in einer Stellung befindet, in der das Verstelltriebwerk bei laufendem Antriebsmotor einen Förderstrom liefert. Hierdurch wird auf einfache Weise erzielt, dass nach dem Start des abgestellten Antriebsmotors das Verstelltriebwerk einen Förderstrom liefert, um bei der Ausführung des Nebenverbrauchers als Speisekreis den erforderlichen Speisedruck unmittelbar nach dem Start des Antriebsmotors zu erzeugen. Das Verstelltriebwerk kann sich hierbei beim Start des Antriebsmotors in einer Stellung mit einem minimalen Fördervolumen von ungleich Null befinden, bei dem das Verstelltriebwerk einen minimalen Förderstrom liefert. Sofern das Verstelltriebwerk als hydraulischer Starter des abgestellten Antriebsmotors eingesetzt wird, kann sich das Verstelltriebwerk zum Start des Antriebsmotors auch in einer Stellung mit maximalen Fördervolumen befinden, um ein entsprechend hohes Drehmoment zum Starten des Antriebsmotors bereit zu stellen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Absperrventil bei abgeschaltetem Antriebsmotor in die Sperrstellung betätigt. Sofern das Absperrventil bei abgestelltem Antriebsmotor in die Sperrstellung betätigt ist, kann ein Entleeren und somit ein Entladen des Druckmittelspeichers bei abgestelltem Antriebsmotor auf einfache Weise verhindert werden und somit die im Druckmittelspeicher enthaltene Energie gespeichert werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Hydrotransformator zur Versorgung von mehreren Nebenverbrauchern, insbesondere zur Versorgung der Lenkungshydraulik und des Speisekreises, vorgesehen, wobei der Hydrotransformator aus zwei Teiltriebwerken besteht, die mittels einer Triebwelle miteinander verbunden sind, wobei ein erstes Teiltriebwerk an einem ersten Anschluss mittels einer Verbindungsleitung dem Druckmittelspeicher und an einem zweiten Anschluss mit einem Behälter in Verbindung steht und wobei ein zweites Teiltriebwerk an einem ersten Anschluss mit dem Behälter und an einem zweiten Anschluss mittels jeweils einer Versorgungsleitung mit den Nebenverbrauchern in Verbindung steht. Hierdurch wird es mit einem nur zwei Teiltriebwerke umfassenden Hydrotransformator und somit bei geringem Bauaufwand möglich, mehrere Nebenverbraucher mit Druckmittel zu versorgen, deren Druckniveaus bevorzugt im Wesentlichen gleich hoch und unterhalb des Druckniveaus des Druckmittelspeichers liegen.
Sofern die Nebenverbraucher mit unterschiedlich hohen Drücken betrieben sind, ergeben sich besondere Vorteile, wenn der Hydrotransformator den Druck des Druckmittelspeichers auf den höchsten Druck der Nebenverbraucher transformiert und die Nebenverbraucher mit niedrigerem Druck über Druckminderventile von dem Hydrotransformator versorgt werden. Hierdurch können mehrere Nebenverbraucher mit unterschiedlichen Druckniveaus mit einem aus zwei Teiltriebwerken bestehenden Hydrotransformator und somit bei geringem Bauaufwand für den Hydrotransformator mit Druckmittel versorgt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Hydrotransformator zur Versorgung von mehreren Nebenverbrauchern, insbesondere zur Versorgung der Lenkungshydraulik und des Speisekreises, vorgesehen, wobei der Hydrotransformator zumindest drei Teiltriebwerk aufweist, die mittels einer Triebwelle miteinander verbunden sind, wobei ein erstes Teiltriebwerk an einem ersten Anschluss mittels einer Verbindungsleitung mit dem Druckmittelspeicher und an einem zweiten Anschluss mit einem Behälter in Verbindung steht und wobei zur Versorgung jedes Nebenverbrauchers ein weiteres Teiltriebwerk vorgesehen ist, das an einem ersten Anschluss mit dem Behälter und an einem zweiten Anschluss mittels einer Versorgungsleitung mit dem zugeordneten Nebenverbraucher in Verbindung steht. Mit einem Hydrotransformator, der für jeden Nebenverbraucher ein als Pumpe ausgebildetes Teiltriebwerk aufweist, wird ermöglicht, mehrere Nebenverbraucher, die unterschiedliche Druckniveaus aufweisen, in energetisch günstiger Weise mit der Energie aus dem Druckmittelspeicher zu versorgen.
Bei der Ausführung des Hydrotransformators mit zwei Teiltriebwerken ist zumindest eines der beiden Teiltriebwerke als im Verdrängervolumen verstellbares Verstelltriebwerk ausgebildet, insbesondere das erste Teiltriebwerk als Verstellmotor ausgebildet.
Bei der Ausführung des Hydrotransformators mit zumindest drei Teiltriebwerken sind zumindest zwei der drei Teiltriebwerke als im Verdrängervolumen verstellbare Verstelltriebwerke ausgebildet. Hierdurch wird es auf einfache Weise ermöglicht, auf unterschiedliche Drücke im Druckmittelspeicher und schwankende Druckbedarfe der unterschiedlichen Nebenverbraucher eingehen zu können und eine maximale Energieausnutzung der im Druckmittelspeicher gespeicherten Energie zu erzielen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist in der Verbindungsleitung des Druckmittelspeichers mit dem Hydrotransformator ein Sperrventil angeordnet, das bei abgeschaltetem Antriebsmotor in die Sperrstellung betätigt ist. Sofern das Sperrventil bei abgestelltem Antriebsmotor in die Sperrstellung betätigt ist, kann ein Entleeren und somit eine Entladen des Druckmittelspeichers bei abgestelltem Antriebsmotor auf einfache Weise verhindert werden und somit die im Druckmittelspeicher enthaltene Energie gespeichert werden.
Die im Druckmittelspeicher enthaltene Energie kann gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung bei abgestelltem Antriebsmotor gespeichert werden, wenn das erste Teiltriebwerk des Hydrotransformators als Verstellmotor mit einem verstellbaren Schluckvolumen ausgebildet ist und bei abgeschaltetem Antriebsmotor der Verstellmotor auf eine Stellung mit Schluckvolumen Null verstellt ist.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Hydrotransformator einen modularen Aufbau mit einer Triebwelle auf, an die zumindest zwei Teiltriebwerke anflanschbar sind, wobei die Teiltriebwerke als Pumpen oder Motoren ausgebildet sein können, die jeweils als Konstanttriebwerk oder als Verstelltriebwerk ausgebildet sein können. Das System aus Druckmittelspeicher und Hydrotransformator umfasst somit eine Triebwelle, an die flexibel und modular Pumpen oder Motoren als Teiltriebwerke angebaut werden können, um je nach Anwendungsfall der Arbeitsmaschine einen geeigneten Hydrotransformator zur Versorgung von Nebenverbrauchern des Antriebssystems zu bilden. Mit einem modularen Aufbau des Hydrotransformators wird es auf einfache Weise ermöglicht, zusätzliche Teiltriebwerke je nach Anwendungsfall der Arbeitsmaschine vorzusehen, die zusätzliche Wellenleistung in die Triebwelle einspeisen, um den Druckmittelspeicher zu laden, oder die Wellenleistung von der Triebwelle abzweigen, um damit die im Druckmittelspeicher gespeicherte und verfügbare Energie auszunutzen.
Der Druckmittelspeicher kann mittels einer geeigneten Ladeschaltung von der Hydraulikpumpe des Arbeitshydrauliksystems mit Druckmittel aufgeladen werden. Besondere Vorteile sind erzielbar, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung der Druckmittelspeicher im Bremsbetrieb eines Fahrantriebs der Arbeitsmaschine und/oder im Senkenbetrieb eines Hubantriebs des Hydrauliksystems und/oder im Bremsbetrieb eines Drehantriebs, beispielsweise eines Drehwerksantriebs, der Arbeitsmaschine mit Druckmittel aufladbar ist. Hierdurch kann eine Rekuperation und somit eine Rückgewinnung von Energie erfolgen und der Druckmittelspeicher mit freiwerdender Energie, beispielsweise im Bremsbetrieb des Fahrantriebs und/oder im Senkenbetrieb eines Hubantriebs des Arbeitshydrauliksystems und/oder im Bremsbetrieb eines Drehantriebs, aufgeladen werden. Hierdurch wird eine weitere Kraftstoffeinsparung des Antriebsmotors erzielt, da zum Laden des Druckmittelspeichers keine Energie von dem Antriebsmotor bereit gestellt werden muss und über die Versorgung der Nebenverbraucher über den Hydrotransformator aus dem Druckmittelspeicher eine Versorgung der Nebenverbraucher mit zurückgewonnener Energie erzielt wird.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigt
1 eine erste Ausführungsform der Erfindung in einer Prinzipdarstellung,
2 einen Schaltplan einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
3 eine zweite Ausführungsform der Erfindung in einer Prinzipdarstellung,
4 einen Schaltplan einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
5 eine dritte Ausführungsform der Erfindung in einer Prinzipdarstellung und
6 eine vierte Ausführungsform der Erfindung in einer Prinzipdarstellung,
In den 1 bis 6 sind jeweils erfindungsgemäße hydrostatische Antriebssysteme 1 einer nicht näher dargestellten mobilen Arbeitsmaschine, beispielsweise eines Flurförderzeugs, in einer Prinzipdarstellung dargestellt. In den 1 bis 6 sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugsziffern versehen.
Der erfindungsgemäße Antriebssystem 1 besteht aus einem Antriebsmotor 2, beispielsweise einem Verbrennungsmotor oder einem Elektromotor, einem von dem Antriebsmotor 2 angetriebenen Fahrantrieb 3 der Arbeitsmaschine sowie einem von dem Antriebsmotor 2 angetriebenen Hydrauliksystem 4, beispielsweise einem Arbeitshydrauliksystem.
Der Fahrantrieb 3 ist in den dargestellten Ausführungsbeispielen als hydrostatischer Fahrantrieb ausgebildet, der aus einer im Fördervolumen verstellbaren Fahrpumpe 5 besteht, die zum Antrieb mit einer Abtriebswelle 6 des Antriebsmotors 2 in trieblicher Verbindung steht. Die Fahrpumpe 5 steht mit einem oder mehreren im Schluckvolumen festen oder verstellbaren Hydromotoren 7a, 7b im geschlossenen Kreislauf in Verbindung, die mit den angetriebenen Rädern R der Arbeitsmaschine in Wirkverbindung stehen.
Der Fahrantrieb 3 kann alternativ als elektrischer Fahrantrieb mit einem von dem Antriebsmotor 2 angetriebenen elektrischen Generator und einem oder mehreren elektrischen Fahrmotoren gebildet werden. Zudem kann als Fahrantrieb ein mechanischer Fahrantrieb mit einem mechanischen Getriebe, beispielsweise einem Stufenschaltgetriebe oder einem Leistungsverzweigungsgetriebe oder einem Drehmomentwandlergetriebe, vorgesehen werden.
Das als Arbeitshydrauliksystem ausgebildete Hydrauliksystem 4 umfasst Arbeitsfunktionen der Arbeitsmaschine, beispielsweise bei einem Flurförderzeug eine Arbeitshydraulik zum Betätigen eines Lastaufnahmemittels an einem Hubmast, beispielsweise einen Hubantrieb, einen Neigeantrieb und gegebenenfalls vorhandene Zusatzverbraucher wie einen Seitenschieber.
Das Hydrauliksystem 4 umfasst im dargestellten Ausführungsbeispiel mindestens ein im offenen Kreislauf betriebenes hydrostatisches Triebwerk 8, das zum Antrieb mit der Abtriebswelle 6 des Antriebsmotors 2 in trieblicher Verbindung steht. Das Triebwerk 8 des Hydrauliksystems 4 ist in den Ausführungsbeispielen der 1 bis 6 als Verstelltriebwerk mit einem veränderbaren Verdrängervolumen ausgebildet, beispielsweise als Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise.
Das Hydrauliksystem 4 umfasst weiterhin einen Druckmittelspeicher 9.
Die von dem Antriebsmotor 2 angetriebene Abtriebswelle 6 mit dem von der Abtriebswelle 6 angetriebenen Fahrantrieb 3 und mit der von der Abtriebswelle 6 angetriebenen Triebwerk 8 des Hydrauliksystems 4 bilden einen Antriebsstrang des erfindungsgemäßen Antriebssystems 1.
Das Antriebssystem 1 umfasst weiterhin einen Nebenverbraucher 11, der in den 1 und 2 als Speisekreis 12 und in den 3 und 4 als Lenkungshydraulik 13 ausgebildet ist. In den 5 und 6 sind als Nebenverbraucher 11 der Speisekreis 12 und die Lenkungshydraulik 13 vorgesehen.
Das Hydrauliksystem 4 und der Druckmittelspeicher 9 sind auf einem ersten Druckniveau betrieben. Der Nebenverbraucher 11 ist auf einem zweiten Druckniveau betrieben, das niedriger als das erste Druckniveau ist.
Erfindungsgemäß ist zur Versorgung des mindestens einen Nebenverbrauchers 11 mit Druckmittel ein von dem Druckmittel des Druckmittelspeichers 9 angetriebener Hydrotransformator 15 vorgesehen.
Der Hydrotransformator 15 umfasst eine von der Abtriebswelle 6 und somit von dem Antriebsstrang unabhängige und getrennte Triebwelle 16, mit der zumindest zwei Teiltriebwerke 15a, 15b sowie gegebenenfalls noch weitere Teiltriebwerke 15c trieblich verbunden sind.
In den 1 bis 6 steht ein erstes, als Hydromotor ausgebildetes Teiltriebwerk 15a an einem ersten Anschluss mittels einer Verbindungsleitung 20 dem Druckmittelspeicher 9 und an einem zweiten Anschluss mit einem Behälter 21 in Verbindung. Ein zweites, als Hydropumpe ausgebildetes Teiltriebwerk 15b steht an einem ersten Anschluss mit dem Behälter 21 und an einem zweiten Anschluss mit einer zu dem Nebenverbraucher 11 geführten Versorgungsleitung 22 in Verbindung.
In den 1 bis 6 ist das erste, als Hydromotor arbeitende Teiltriebwerk 15a jeweils als im Verdrängervolumen verstellbares Verstelltriebwerk ausgebildet.
Das Triebwerk 8 der 1 bis 6 dient zur Versorgung des Hydrauliksystems 4 mit Druckmittel. Das Triebwerk 8 steht eingangsseitig mit der Saugseite mittels einer Ansaugleitung 25 mit dem Behälter 21 in Verbindung. Eine ausgangsseitig mit der Förderseite des Triebwerks 8 in Verbindung stehende Förderleitung 26 ist an eine nicht näher dargestellte Steuerventileinrichtung des Hydrauliksystems 4 angeschlossen, mittels der die nicht näher dargestellten hydraulischen Verbraucher des Hydrauliksystems 4 steuerbar sind. Die Steuerventileinrichtung umfasst bevorzugt ein oder mehrere Steuerwegeventile zur Betätigung der Verbraucher.
In den 1 und 2 ist der Hydrotransformator 15 zur Versorgung des Speisekreises 12 als Nebenverbraucher 11 vorgesehen. Die Versorgungsleitung 22 ist hierzu an den Speisekreis 12 geführt.
In der 1 steht der Druckmittelspeicher 9 mittels einer Ladeleitung 30 mit der Förderleitung 26 des Triebwerks 8 in Verbindung. Über die Ladeleitung 30 kann der Druckmittelspeicher 9 von dem Triebwerk 8 oder der Senkenergie beim Senken eines Hubantriebs des Hydrauliksystems 4 geladen werden. Weiterhin kann über die Ladeleitung 30 Druckmittel von dem Druckmittelspeicher 9 zu dem Hydrauliksystem 4 strömen. Über die Verbindungsleitung 20 ist der Druckmittelspeicher 9 mit dem Hydrotransformator 15 verbunden. In der 1 ist das zweite Teiltriebwerk 15b als im Verdrängervolumen verstellbares Verstelltriebwerk ausgebildet. In der 2 ist das zweite Teiltriebwerk 15b als im Verdrängervolumen konstantes Konstanttriebwerk ausgebildet. In den 1 und 2 bildet das zweite, als Hydropumpe ausgebildete Teiltriebwerk 15b des Hydrotransformators 15 eine Speisepumpe zur Versorgung des Speisekreises 12.
In dem Schaltplan der 2 sind die Ladeleitung 30 und die Verbindungsleitung 20 an eine Druckmittelleitung 35 angeschlossen, die mit der Förderleitung 26 des hydrostatischen Triebwerks 8 verbunden ist.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel der 2 ist weiterhin ein Prioritätsventil 40 vorgesehen, mit dem die bevorzugte Versorgung eines von Triebwerk 8 versorgten Verbrauchers, beispielsweise einer Lenkungshydraulik 13 der Arbeitsmaschine, sichergestellt werden kann. Das Prioritätsventil 40 ist eingangsseitig mittels der Förderleitung 26 mit der Förderseite des Triebwerks 8 verbunden und steht ausgangsseitig mit der zu dem Hydrauliksystem 4 geführten Förderleitung 41 sowie einer zu der Lenkungshydraulik 13 geführten Förderleitung 42 in Verbindung. Das Prioritätsventil 40 ist von einer Feder 44 sowie dem in einer Lastdruckleitung 45 anstehenden Lastdruck der Lenkungshydraulik 13 gesteuert.
Das Triebwerk 8 ist als im Verdrängervolumen verstellbares Verstelltriebwerk ausgebildet. Das Verstelltriebwerk weist eine von einem Anschlag 8a vorgegebene Stellung mit minimalem Fördervolumen von größer Null ccm auf, in dem das Verstelltriebwerk bei laufendem Antriebsmotor 2 einen minimalen Förderstrom liefert.
Als Verbraucher des Speisekreises 12 sind eine Verstelleinrichtung 5a zur Verstellung des Verdrängervolumens der Fahrpumpe 5, eine Verstelleinrichtung 8b des Triebwerks 8, eine nicht näher dargestellte Einspeisevorrichtung des hydrostatischen Fahrantriebs, eine Bremsanlage der Arbeitsmaschine und Vorsteuerventile für die Steuerwegeventile des Hydrauliksystems 4 vorgesehen.
In der Druckmittelleitung 35 ist ein Sperrventil 36 angeordnet, das im dargestellten Ausführungsbeispiel als in Richtung zur Ladeleitung 30 und zur Verbindungsleitung 20 öffnendes Rückschlagventil 37 ausgebildet ist. Weiterhin ist der Druckmittelleitung 35 ein Druckbegrenzungsventil 38 zur Absicherung des Druckes in dem Druckmittelspeicher 9 zugeordnet. In der Druckmittelleitung 35 ist weiterhin zur Begrenzung des in der Druckmittelleitung 35 strömenden Druckmittelvolumenstroms eine Drosseleinrichtung 39 angeordnet, die als Blende oder Drossel ausgeführt sein kann. Die Ladeleitung 30 und die Verbindungsleitung 20 sind hierbei stromab des Sperrventils 37 an die Druckmittelleitung 35 angeschlossen. Das Druckbegrenzungsventil 38 ist ebenfalls stromab des Sperrventils 37 an die Druckmittelleitung 35 angeschlossen.
In der Ladeleitung 30 ist ein zwischen einer Sperrstellung 50a und einer Durchflussstellung 50b betätigbares Absperrventil 50 angeordnet. Das Absperrventil 50 ist von einer Federeinrichtung 51 in die Sperrstellung 50a betätigt und auf nicht näher dargestellte Weise in die Durchflussstellung 50b betätigbar.
Das Absperrventil 50 ist derart ausgebildet, dass bei drucklosem Druckmittelspeicher 9 und/oder abgeschaltetem und somit abgestelltem Antriebsmotor 2 das Absperrventil 50 in die Sperrstellung 50a betätigt ist, um ein Entleeren des Druckmittelspeichers 9 zu vermeiden.
In der Förderleitung 41 ist ein elektrisch betätigbares Ladeventil 60 angeordnet, das bei einer Ansteuerung in eine die Förderleitung 41 drosselnde Drosselstellung zum Aufstauen eines Druckes betätigbar ist. Das Ladeventil 60 ist bevorzugt als Retarderventil 61 ausgeführt, das im Bremsbetrieb der Arbeitsmaschine in eine Drosselstellung betätigt wird, um durch Aufstauen eines Druckes in der Förderleitung 41 ein zusätzliches, abbremsendes Drehmoment an der mit der Kurbelwelle des Antriebsmotors 2 trieblich verbundenen Abtriebswelle 6 aufzuprägen, welches dem motorisch wirkenden Drehmoment an der Fahrpumpe 5 entgegenwirkt und so die Arbeitsmaschine abbremst. Die Druckmittelleitung 35 ist hierbei stromauf des Ladeventils 60 und somit zwischen dem Ladeventil 60 und dem Prioritätsventil 40 an die Förderleitung 26 angeschlossen.
Dem Druckmittelspeicher 9 ist weiterhin ein Drucksensor 70 zugeordnet. Der Drucksensor 70 dient zur Überwachung des Ladedruckes und somit des Ladezustands des Druckmittelspeichers 9.
Bei der 2 ist weiterhin ein Drucksensor 71 vorgesehen, der den Speisedruck des Speisekreises 12 erfasst.
Bei dem Antriebsstrang 1 der 2 ist das Triebwerk 8 des Hydrauliksystems 4 als Zweiquadrantentriebwerk ausgebildet, das bei gleicher Drehrichtung und gleicher Durchflussrichtung des Druckmittels als Pumpe und Motor betreibbar ist.
Im Pumpenbetrieb saugt die Triebwerk 8 über die Ansaugleitung 25 Druckmittel aus dem Behälter 21 an und fördert das Druckmittel über das Prioritätsventil 40 in die Förderleitung 41 des Hydrauliksystems 4 bzw. die Förderleitung 42 der Lenkungshydraulik 13. Im Motorbetrieb des Triebwerks 8, in der das Triebwerk 8 als hydraulischer Starter einer Start-Stopp-Funktion zum Starten des abgestellten Antriebsmotors 2 und/oder als Booster-Antrieb zur Unterstützung des laufenden Antriebsmotors 2 ausgebildet ist, wird das Triebwerk 8 an der Saugseite mit Druckmittel aus dem Druckmittelspeicher 9 angetrieben.
Die Verbindung des Druckmittelspeichers 9 mit der Saugseite des Triebwerks 8 für den Motorbetrieb des Triebwerks 8 ist mittels eines elektrisch betätigbaren Steuerventils 85 steuerbar. Das Steuerventil 85 weist eine Sperrstellung 85a und eine Durchflussstellung 85b auf, wobei die Sperrstellung 85a bevorzugt leckagedicht ausgeführt ist mit einem in Richtung zum Triebwerk 8 sperrenden Sperrventil. Das Steuerventil 85 ist elektrisch betätigbar und hierzu mit einer elektrischen Betätigungseinrichtung 86 versehen.
Das Steuerventil 85 ist in einer Verbindungsleitung 87 angeordnet, die von der mit dem Druckmittelspeicher 9 verbundenen Ladeleitung 30 zu der zur Saugseite der Triebwerks 8 geführten Ansaugleitung 25 geführt ist. Die Verbindungsleitung 87 ist hierbei zwischen dem Absperrventil 50 und dem Druckmittelspeicher 9 an die Ladeleitung 30 angeschlossen.
In der Ansaugleitung 25 des Triebwerks 8 ist ein in Richtung zum Behälter 21 sperrendes Sperrventil 90 angeordnet, das bevorzugt als ein in Richtung zum Behälter sperrendes Rückschlagventil 91 ausgebildet ist.
Eine elektronische Steuereinrichtung 87 steht eingangsseitig mit dem Drucksensor 70 und dem Drucksensor 71 in Verbindung und dient zur Ansteuerung des Ladeventils 60 sowie des elektrisch betätigbaren Steuerventils 85 sowie des Absperrventils 50, sofern dieses elektrisch betätigbar ist. Die elektronische Steuereinrichtung 87 kann weiterhin zur Ansteuerung der Verstellungen der Triebwerke 5, 8 und 15 dienen, sofern diese elektrisch ausgeführt sind.
In der 2 ist weiterhin ein manuell betätigbares Ablassventil 95 vorgesehen, das an die Ladeleitung 30 zwischen dem Druckmittelspeicher 9 und dem Absperrventil 50 angeschlossen ist und mit dem Behälter 21 in Verbindung steht.
In den 1 und 2 führt die Versorgung des als Speisekreises 12 ausgebildeten Nebenverbrauchers 11 über den Hydrotransformator 15 mit der Energie aus dem Druckmittelspeicher 9 des Hydrauliksystems 4 zu dem Entfall einer von dem Antriebsmotor 2 angetriebene separaten Speisepumpe. In den 1 und 2 wird der Speisemengenbedarf aus dem Druckmittelspeicher 9 entnommen. Durch die Verwendung eines Hydrotransformators 15 verringert sich hierbei durch die Übersetzung die aus dem Druckmittelspeicher 9 entnommene Druckmittelmenge zur Erzeugung des Speisedruckes und Versorgung des Speisekreises 12. Mit dem Hydrotransformator 15 kann die Versorgung des Speisekreises 12 bedarfsgerecht erfolgen, so dass nur die tatsächlich benötigte Druckmittelmenge bei dem tatsächlich benötigten Speisedruck erzeugt wird. Durch den Hydrotransformator 15 geschieht die Umwandlung des Druckes des Druckmittelspeichers 9 in den Druck des Speisekreises 12 nahezu verlustfrei.
Die Stellung des Triebwerks 8 mit einem minimalem Fördervolumen von größer Null ermöglicht es, dass beim Start eines abgestellten Antriebsmotors 2 sofort der nötige Speisedruck in dem Speisekreis 12 zur Verfügung gestellt werden kann.
Sofern der Druckmittelspeicher 9 drucklos sein sollte, wird der Druckmittelspeicher 9 mittels des in die Sperrstellung 50a betätigten Absperrventils 50 von der Druckmittelleitung 35 abgekoppelt, so dass der Hydrotransformator 15 über die Verbindung der Förderleitung 41 über die Druckmittelleitung 35 mit der Verbindungsleitung 20 von dem Triebwerk 8 mit Druckmittel versorgt wird, um die Erzeugung des Speisedruckes und die Versorgung des Speiskreises 12 durch den Hydrotransformator 15 zu priorisieren. Das in die Sperrstellung 50a betätigte Absperrventil 50 ermöglicht es somit, die Versorgung des Speisekreises 12 vor dem Ladebetrieb des Druckmittelspeichers 9 zu priorisieren, bis der Speisedruck im Speisekreis 12 erzeugt ist. Hierdurch wird erzielt, dass unmittelbar nach dem Start des abgestellten Antriebsmotors 2 von dem laufenden Triebwerk 8 und dem angetriebenen Hydrotransformator 15 der Speisedruck des Speisekreises 12 erzeugt wird, der genutzt werden kann, um die Verstelleinrichtung 8b des Triebwerks 8 zu betätigen und in Richtung einer Erhöhung des Verdrängervolumens zu verstellen, um den Druckmittespeicher 9 zu laden.
Um ein Entladen des Druckmittelspeichers 9 bei abgeschaltetem Antriebsmotor 2 und somit stillgelegter Arbeitsmaschine zu vermeiden, kann in der 2 das Absperrventil 50 in die Sperrstellung 50a betätigt werden. Alternativ kann in den 1 und 2 bei abgeschaltetem Antriebsmotor 2 und somit stillgelegter Arbeitsmaschine das erste Teiltriebwerk 15 des Hydrotransformators 15 auf das Verdrängervolumen Null verstellt werden, um ein Entladen des Druckmittelspeichers 9 bei abgeschaltetem Antriebsmotor 2 und somit stillgelegter Arbeitsmaschine zu vermeiden.
In den 3 und 4 ist der Hydrotransformator 15 zur Versorgung der Lenkungshydraulik 13 als Nebenverbraucher 11 vorgesehen. Die Versorgungsleitung 22 ist hierzu an die Lenkungshydraulik 13 geführt.
In der 3 steht der Druckmittelspeicher 9 mittels einer Ladeleitung 30 mit der Förderleitung 26 des Triebwerks 8 in Verbindung. Über die Ladeleitung 30 kann der Druckmittelspeicher 9 von dem Triebwerk 8 oder der Senkenergie beim Senken eines Hubantriebs des Hydrauliksystems 4 geladen werden. Weiterhin kann über die Ladeleitung 30 Druckmittel von dem Druckmittelspeicher 9 zu dem Hydrauliksystem 4 strömen. Über die Verbindungsleitung 20 ist der Druckmittelspeicher 9 mit dem Hydrotransformator 15 verbunden. In der 3 ist das zweite Teiltriebwerk 15b als im Verdrängervolumen verstellbares Verstelltriebwerk ausgebildet. In der 4 ist das zweite Teiltriebwerk 15b als im Verdrängervolumen konstantes Konstanttriebwerk ausgebildet. In den 3 und 4 bildet das zweite, als Hydropumpe ausgebildete Teiltriebwerk 15b des Hydrotransformators 15 eine Lenkhydraulikpumpe zur Versorgung der Lenkungshydraulik 13.
In dem Schaltplan der 4, in dem mit dem Schaltplan der 2 gleiche Bauteile mit gleichen Bezugsziffern versehen sind, ist die Ladeleitung 30 und die Verbindungsleitung 20 an die Druckmittelleitung 35 angeschlossen, die mit der Förderleitung 26 des hydrostatischen Triebwerks 8 verbunden ist.
Wie aus der 4 ersichtlich ist, ist zur Versorgung des Speisekreises 12 eine separate Speisepumpe 100 vorgesehen, die zum Antrieb mit der Abtriebswelle 6 des Antriebsstranges trieblich verbunden ist. Die Speisepumpe 100 ist im offenen Kreislauf betrieben, die Druckmittel aus dem Behälter 21 ansaugt und zu dem Speisekreis 12 fördert.
Das Druckniveau der Lenkungshydraulik 13 liegt in allen Betriebspunkten ohne Lenkanforderung und somit ohne Lenkbewegung auf einem niedrigen Niveau. Sobald eine Lenkanforderung vorliegt, steigt das Druckniveau der Lenkungshydraulik 13 an, wobei die Höhe des Druckniveaus von Parametern der Lenkungshydraulik, beispielsweise dem Lenkwinkel eines gelenkten Rades und/oder der der momentanen Achslast auf einer Lenkachse abhängt.
In den 3 und 4 erfolgt vorteilhafterweise bei einer Lenkanforderung eine Unterstützung der Lenkungshydraulik 13 durch das Triebwerk 8, um die aus dem Druckmittelspeicher 9 entnommene Druckmittelmenge zu verringern. In den 3 und 4 deckt der von dem Druckmittelspeicher 9 angetriebene Hydrotransformator 15 bevorzugt nur den Bedarf der Lenkungshydraulik 13 in Betriebspunkten ohne Lenkanforderung sowie für die Zeitspanne zwischen einer Lenkanforderung und einer Bereitstellung des von der Lenkungshydraulik 13 angeforderten Druckes und Volumenstromes durch das Triebwerk 8, das bei einer Lenkanforderung von der Stellung mit minimaler Fördervolumen in Richtung einer Erhöhung des Fördervolumens verstellt wird.
Durch die Versorgung der Lenkungshydraulik 13 mittels des Hydrotransformators 15 mit der Energie aus dem Druckmittelspeicher 9 kann der von dem Triebwerk 8 bereit gestellte und von dem Anschlag 8a definierte Mindestvolumenstrom verringert werden, da in Betriebszuständen ohne Lenkanforderung sowie eine Spitze nach einer Lenkanforderung die Lenkungshydraulik 13 mittels des Hydrotransformators 15 mit der Energie aus dem Druckmittelspeicher 9 versorgt wird.
In den 5 und 6 sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, bei dem mittels des von der Energie aus dem Druckmittelspeicher 9 angetriebenen Hydrotransformators 15 mehrere Nebenverbraucher 11, in den dargestellten Ausführungsbeispielen der Speisekreis 12 und die Lenkungshydraulik 13, versorgt werden.
In der 5 besteht der Hydrotransformator 15 aus den beiden Teiltriebwerken 15a, 15b, die mittels der Triebwelle 16 miteinander verbunden sind. Das zweite, als Hydropumpe betriebene Teiltriebwerk 15b, das an dem ersten Anschluss mit dem Behälter 21 in Verbindung steht, steht zur Versorgung von mehreren Nebenverbrauchern 11 an dem zweiten Anschluss mittels jeweils einer Versorgungsleitung 22a, 22b mit den entsprechenden Nebenverbrauchern 11 in Verbindung. In der 5 ist die Versorgungsleitung 22a zu dem Speisekreis 12 und die Versorgungsleitung 22b zu der Lenkungshydraulik 13 geführt.
Sofern die Druckniveaus der verschiedenen Nebenverbraucher 11 eng beieinander liegen und unterhalb des Druckniveaus des Druckmittelspeichers 9 liegen, kann mit dem aus zwei Teiltriebwerken 15a, 15b bestehenden Hydrotransformator 15 bei geringem Bauaufwand eine Versorgung der Nebenverbraucher 11 mit der Energie aus dem Druckmittelspeicher 9 erzielt werden.
Sofern die Druckniveaus der verschiedenen Nebenverbraucher 11 weiter auseinander liegen, ist der Hydrotransformator 15 bevorzugt derart ausgeführt, dass dieser auf das höchste Druckniveau der Nebenverbraucher 11 transformiert und die Nebenverbraucher 11 mit geringeren Druckniveaus über Druckregelventile, beispielsweise Druckminderventile, in den Versorgungsleitungen 22a bzw. 22b versorgt werden.
In dem Ausführungsbeispiel der 6 besteht der Hydrotransformator 15 aus drei Teiltriebwerken 15a, 15b, 15c die mittels der Triebwelle 16 miteinander verbunden sind. Das erste, als Hydromotor betriebene Teiltriebwerk 15a steht analog zu den 1 bis 5 an dem ersten Anschluss mittels der Verbindungsleitung 20 mit dem Druckmittelspeicher 9 und an dem zweiten Anschluss mit dem Behälter 21 in Verbindung. Das zweite, als Hydropumpe betriebene Teiltriebwerk 15b dient zur Versorgung des Speisekreises 12 und steht an einem ersten Anschluss mit dem Behälter 21 und an einem zweiten Anschluss mit der zum Speisekreis 12 geführten Versorgungsleitung 22a in Verbindung. Das dritte, als Hydropumpe betriebene Teiltriebwerk 15c dient zur Versorgung der Lenkungshydraulik 13 und steht an einem ersten Anschluss mit dem Behälter 21 und an einem zweiten Anschluss mit der zur Lenkungshydraulik 13 geführten Versorgungsleitung 22b in Verbindung.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel der 6 sind alle drei Teiltriebwerke 15a, 15b, 15c jeweils als im Verdrängervolumen verstellbare Verstelltriebwerke ausgebildet, wodurch auf unterschiedliche Drücke des Druckmittelspeichers 9 und schwankende Druckbedarfe der Nebenverbraucher 11 eingegangen werden kann und eine maximale Energieausnutzung der im Druckmittelspeicher 9 gespeicherten Energie ermöglicht wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Antriebssystem 1 der 1 bis 6 kann der Druckmittelspeicher 9 auf einfache Weise bei einer Betätigung eines Verbrauchers des Hydrauliksystems 4 mit Druckmittel aufgeladen werden, sofern der Lastdruck des Verbrauchers den Ladedruck des Druckmittelspeichers 9 übersteigt. Zudem kann durch entsprechende Ansteuerung des Ladeventils 60 in eine Drosselstellung der Druckmittelspeicher 9 auf einfache Weise in Betriebszuständen aufgeladen werden, in denen der Antriebsmotor 2 Leistungsreserven aufweist. Sofern das Ladeventil 60 als Retarderventil 61 ausgeführt ist und im Bremsbetrieb der Arbeitsmaschine in eine Drosselstellung betätigt wird, wird zum Laden des Druckmittelspeichers 9 die kinetische Energie der abbremsenden Arbeitsmaschine verwendet und es erfolgt eine Energierückgewinnung. Beim Abbremsen der Arbeitsmaschine über den hydrostatischen Fahrantrieb 3 arbeitet die Fahrpumpe 5 als Motor, der das Triebwerk 8 des Arbeitshydrauliksystems 4 antreibt, so dass über das in Richtung der Drosselstellung angesteuerte Retarderventil 61 der Druckmittelspeicher 9 mit Druckmittel aufgeladen werden kann.
Das Triebwerk 8 fördert somit bei angesteuerten Verbrauchern des Hydrauliksystems 4 einen Förderstrom zur Betätigung der Verbraucher des Hydrauliksystems 4 und dient weiterhin zur Lieferung eines Förderstroms zum Laden des Druckmittelspeichers 9. Zum Laden des Druckmittelspeichers 9 kann das Triebwerk 8 primärseitig durch die von dem Antriebsmotor 2 gelieferte Leistung angetrieben werden. In Verbindung mit dem Retarderventil 61 wird das Triebwerk 8 zum Laden des Druckmittelspeichers 9 mit der beim Verzögern der Arbeitsmaschine in einem Bremsbetrieb aufgenommenen kinetischen Energie der Arbeitsmaschine angetrieben, so dass der Druckmittelspeicher 9 rekuperativ beim Abbremsen der Arbeitsmaschine mit Druckmittel aufgeladen wird.
Das erfindungsgemäße Antriebssystem 1 weist eine Reihe von Vorteilen auf.
Die erfindungsgemäße Versorgung eines Nebenverbrauchers 11 mittels des Hydrotransformators 15 ermöglicht es, die Energie aus dem Druckmittelspeicher 9 verlustarm für die Versorgung eines oder mehrerer Nebenverbraucher 11 eines Niederdrucksystems des Antriebssystems zu nutzen, die mit einem gegenüber dem Druckmittelspeicher 9 niedrigeren Druckniveau betrieben werden. Auf eine den Nebenverbraucher 11 versorgende zusätzliche Hydraulikpumpe kann dadurch verzichtet bzw. eine den Nebenverbraucher 11 versorgende Hydraulikpumpe kleiner ausgeführt werden. Mit dem Hydrotransformator 15 wird zudem erzielt, dass ein einzelner Druckmittelspeicher 9 ausreichend ist, um mehrere unterschiedliche Druckniveaus zu bedienen.
Das erfindungsgemäße Antriebssystem 1 der 1, 2, 5 und 6, bei dem der Hydrotransformator 15 den Speisekreis 12 versorgt, weist zur Versorgung des Speisekreises 12 keine Speisedruckpumpe auf. Dadurch ermöglicht das erfindungsgemäße Antriebssystem 1 eine kurze Einbaulänge des Antriebsstranges. Durch den Entfall der Speisepumpe ergibt sich weiterhin eine Kostenersparnis. Durch die bedarfsgerechte Bereitstellung des Speisemengenbedarfs und des Speisedruckes des Speisekreises 12 aus dem Druckmittelspeicher 9 mittels des Hydrotransformators 15 wird eine Kraftstoffeinsparung des Antriebsmotors 2 erzielt. Bei dem erfindungsgemäßen Antriebssystem 1 der 1, 2, 5 und 6 ist weiterhin durch die erfindungsgemäße Bereitstellung des Speisemengenbedarfs und des Speisedruckes eine Verringerung des Startdrehmoments des Antriebsmotors 2 erzielbar.
Das erfindungsgemäße Antriebssystem 1 der 3 bis 6, bei dem der Hydrotransformator 15 die Lenkungshydraulik 13 versorgt, ermöglicht es, den von dem Triebwerk 8, das die Lenkungshydraulik 13 unterstützend versorgt, bereit gestellten Mindestvolumenstrom zu verringern, wodurch eine Verringerung des Startdrehmoments des Antriebsmotors 2 erzielbar ist. Durch die bedarfsgerechte Bereitstellung des Lenkhydraulikbedarfs und des Lenkdruckes der Lenkungshydraulik 13 aus dem Druckmittelspeicher 9 mittels des Hydrotransformators 15 wird eine Kraftstoffeinsparung des Antriebsmotors 2 erzielt.
Der Kraftstoffverbrauch des Antriebsmotors 2 kann weiter verringert werden, wenn das Laden des Druckmittelspeichers 9 mit rekuperierter Energie erfolgt.
Der Wärmeeintrag in das Druckmittel des Antriebssystems 1 durch Abdrosselung bzw. durch einen über den Bedarf der Nebenverbraucher 11 hinausgehenden ständig bereit gestellten Mindestvolumenstrom wird vermieden.
Durch einen modularen Aufbau des Hydrotransformators 15 kann der Hydrotransformator 15 auf einfache Weise an die Anforderungen einer Arbeitsmaschine angepasst, beispielsweise hinsichtlich der Anzahl der zu versorgenden Nebenverbraucher 11 sowie hinsichtlich der Quellen zum Laden des Druckmittelspeichers 9. Durch den modularen Aufbau können entsprechend der Anzahl der zu versorgenden Nebenverbraucher 11 Teiltriebwerke, die als Hydropumpen ausgebildet sind, an die Triebwelle 16 angeflanscht werden. Weiterhin können weitere Teiltriebwerke an die Triebwelle 16 angeflanscht werden, die als Hydromotoren ausgebildet sind und ein Laden des Druckmittelspeichers 9 aus weiteren Quellen ermöglichen.
Durch eine höhere Anzahl von als Verstelltriebwerken ausgebildeten Teiltriebwerken des Hydrotransformators 15 können die Freiheitsgrade erhöht werden und die Verluste minimiert werden.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt.
Die Teiltriebwerke 15a, 15b, 15c des Hydrotransformators 15 können durch mechanische Getriebe miteinander verbunden sein und dadurch große Drehzahlspreizungen übersetzen.
Zur Vermeidung einer Leckage des Druckmittelspeichers 9 bei abgestelltem Antriebsmotor 2 kann das Absperrventil 50 der 2 in die Sperrstellung betätigt werden. Alternativ kann zu diesem Zweck das als Verstelltriebwerk ausgebildete erste Teiltriebwerk 15a des Hydrotransformators 15 der 1 bis 6 in die Stellung mit Verdrängervolumen Null verstellt werden. Alternativ kann zu diesem Zweck in der Verbindungsleitung 20 der 1 bis 6 ein die Verbindung in Strömungsrichtung vom Druckmittelspeicher 9 zum Teiltriebwerk 15a sperrendes Absperrventil angeordnet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2308795 A1 [0007, 0014]
DE 102011104919 A1 [0007]
DE 1020111404919 A1 [0007]

Claims

Hydrostatisches Antriebssystem (1) einer mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere eines Flurförderzeugs, mit einem Antriebsmotor (2) und einem von dem Antriebsmotor (2), insbesondere einem Verbrennungsmotor oder einem Elektromotor, angetriebenen Hydrauliksystem (4), wobei das Hydrauliksystem (4) mindestens ein mit dem Antriebsmotor (2) trieblich verbundenes hydrostatisches Triebwerk (8) und einen Druckmittelspeicher (9) aufweist, der zum Antrieb des Triebwerks (8) und/oder zur Versorgung des Hydrauliksystems (4) mit Druckmittel vorgesehen ist, wobei das den Druckmittelspeicher (9) umfassende Hydrauliksystem (4) auf einem ersten Druckniveau betrieben ist, und wobei das Antriebssystem (1) mindestens einen hydraulischen Nebenverbraucher (11) aufweist, der auf einem zweiten Druckniveau betrieben ist, das niedriger als das erste Druckniveau ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Versorgung des mindestens einen Nebenverbrauchers (11) mit Druckmittel ein von dem Druckmittel des Druckmittelspeichers (9) angetriebener Hydrotransformator (15) vorgesehen ist.
Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydrotransformator (15) mindestens zwei Teiltriebwerke (15a; 15b) umfasst, die mittels einer Triebwelle (16) miteinander verbunden sind, wobei ein erstes Teiltriebwerk (15a) an einem ersten Anschluss mittels einer Verbindungsleitung (20) dem Druckmittelspeicher (9) und an einem zweiten Anschluss mit einem Behälter (21) in Verbindung steht und wobei ein zweites Teiltriebwerk (15b) an einem ersten Anschluss mit dem Behälter (21) und an einem zweiten Anschluss mit einer zu dem Nebenverbraucher (11) geführten Versorgungsleitung (22; 22a, 22b) in Verbindung steht.
Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teiltriebwerk (15a) als im Verdrängervolumen verstellbares Verstelltriebwerk ausgebildet ist.
Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Teiltriebwerk (15b) als im Verdrängervolumen konstantes Konstanttriebwerk oder als im Verdrängervolumen verstellbares Verstelltriebwerk ausgebildet ist.
Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrauliksystem (4) als Arbeitshydraulik der Arbeitsmaschine ausgebildet ist und das hydrostatische Triebwerk (8) die Arbeitshydraulik mit Druckmittel versorgt.
Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenverbraucher (11) als Speisekreis (12) der Arbeitsmaschine und/oder als Lenkungshydraulik (13) der Arbeitsmaschine ausgebildet ist.
Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydrotransformator (15) zur Versorgung mindestens eines Nebenverbrauchers (11) der Arbeitsmaschine vorgesehen ist, wobei der Druckmittelspeicher (9) zum Laden mit Druckmittel mittels einer Ladeleitung (30) an eine Förderleitung (26) des hydrostatischen Triebwerks (8) angeschlossen ist und mittels der Verbindungsleitung (20) mit dem Hydrotransformator (15) verbunden ist.
Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das hydrostatische Triebwerk (8) zum Antrieb des Hydrotransformators (15) und/oder zur Versorgung des Nebenverbrauchers (11) vorgesehen ist.
Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeleitung (30) und die Verbindungsleitung (20) an eine Druckmittelleitung (35) angeschlossen sind, die mit der Förderleitung (26) des hydrostatischen Triebwerks (8) verbunden ist.
Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das hydrostatische Triebwerk (8) als hydraulischer Starter des Antriebsmotors (2) und/oder als Booster-Antrieb des laufenden Antriebsmotors (2) ausgebildet ist, das mit Druckmittel aus dem Druckmittelspeicher (9) angetrieben ist.
Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das hydrostatische Triebwerk (8) als Pumpe und Motor betreibbar ist, wobei das Triebwerk (8) im Pumpenbetrieb mit der Saugseite Druckmittel aus einem Behälter (21) ansaugt und in die Ladeleitung (30) des Druckmittelspeichers (9) fördert und wobei dem Triebwerk (8) im Motorbetrieb an der Saugseite Druckmittel aus dem Druckmittelspeicher (9) zuführbar ist.
Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ladeleitung (30) ein zwischen einer Sperrstellung (50a) und einer Durchflussstellung (50b) betätigbares Absperrventil (50) angeordnet ist.
Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrventil (50) bei drucklosem Druckmittelspeicher (9) in die Sperrstellung (50a) betätigt ist.
Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Triebwerk (8) als im Verdrängervolumen verstellbares Verstelltriebwerk ausgebildet ist, wobei sich das Verstelltriebwerk beim Start des Antriebsmotors (2) in einer Stellung befindet, in der das Verstelltriebwerk bei laufendem Antriebsmotor (2) einen Förderstrom liefert.
Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei abgeschaltetem Antriebsmotor (2) das Absperrventil (50) in die Sperrstellung (50a) betätigt ist.
Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydrotransformator (15) zur Versorgung von mehreren Nebenverbrauchern (11), insbesondere zur Versorgung der Lenkungshydraulik (13) und des Speisekreises (12), vorgesehen ist, wobei der Hydrotransformator (15) aus zwei Teiltriebwerken (15a, 15b) besteht, die mittels einer Triebwelle (16) miteinander verbunden sind, wobei ein erstes Teiltriebwerk (15a) an einem ersten Anschluss mittels einer Verbindungsleitung (20) dem Druckmittelspeicher (9) und an einem zweiten Anschluss mit einem Behälter (21) in Verbindung steht und wobei ein zweites Teiltriebwerk (15b) an einem ersten Anschluss mit dem Behälter (21) und an einem zweiten Anschluss mittels jeweils einer Versorgungsleitung (22a, 22b) mit den Nebenverbrauchern (11) in Verbindung steht.
Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenverbraucher (11) mit unterschiedlich hohen Drücken betrieben sind, wobei der Hydrotransformator (15) den Druck des Druckmittelspeichers (9) auf den höchsten Druck der Nebenverbraucher (11) transformiert und die Nebenverbraucher (11) mit niedrigerem Druck über Druckminderventile von dem Hydrotransformator (15) versorgt werden.
Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydrotransformator (15) zur Versorgung von mehreren Nebenverbrauchern, insbesondere zur Versorgung der Lenkungshydraulik (13) und des Speisekreises (12), vorgesehen ist, wobei der Hydrotransformator (15) zumindest drei Teiltriebwerk (15a, 15b, 15c) aufweist, die mittels einer Triebwelle (16) miteinander verbunden sind, wobei ein erstes Teiltriebwerk (15a) an einem ersten Anschluss mittels einer Verbindungsleitung (20) mit dem Druckmittelspeicher (9) und an einem zweiten Anschluss mit einem Behälter (21) in Verbindung steht und wobei zur Versorgung jedes Nebenverbrauchers (11) ein weiteres Teiltriebwerk (15b, 15c) vorgesehen ist, das an einem ersten Anschluss mit dem Behälter (21) und an einem zweiten Anschluss mittels einer Versorgungsleitung (22a; 22b) mit dem zugeordneten Nebenverbraucher (11) in Verbindung steht.
Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ausführung des Hydrotransformators (15) mit zwei Teiltriebwerken (15a; 15b) zumindest eines der beiden Teiltriebwerke (15a; 15b) als im Verdrängervolumen verstellbares Verstelltriebwerk ausgebildet ist, insbesondere das erste Teiltriebwerk (15a) als Verstellmotor ausgebildet ist.
Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ausführung des Hydrotransformators (15) mit zumindest drei Teiltriebwerken (15a, 15b, 15c) zumindest zwei der drei Teiltriebwerke (15a, 15b, 15c) als im Verdrängervolumen verstellbare Verstelltriebwerke ausgebildet sind.
Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verbindungsleitung (20) des Druckmittelspeichers (9) mit dem Hydrotransformator (15) ein Sperrventil angeordnet ist, das bei abgeschaltetem Antriebsmotor (2) in die Sperrstellung betätigt ist.
Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teiltriebwerk (15a) des Hydrotransformators (15) als Verstellmotor mit einem verstellbaren Schluckvolumen ausgebildet ist, wobei bei abgeschaltetem Antriebsmotor (2) der Verstellmotor auf eine Stellung mit Schluckvolumen Null verstellt ist.
Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydrotransformator (15) einen modularen Aufbau mit einer Triebwelle (16) aufweist, an die zumindest zwei Teiltriebwerke (15a, 15b) anflanschbar sind, wobei die Teiltriebwerke (15a, 15b) als Pumpen oder Motoren ausgebildet sein können, die jeweils als Konstanttriebwerk oder als Verstelltriebwerk ausgebildet sein können.
Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckmittelspeicher (9) im Bremsbetrieb eines Fahrantriebs (3) der Arbeitsmaschine und/oder im Senkenbetrieb eines Hubantriebs des Hydrauliksystems (4) und/oder im Bremsbetrieb eines Drehantriebs der Arbeitsmaschine mit Druckmittel aufladbar ist.