VORRICHTUNG ZUM ANSTEUERN EINES HYDROSTATISCHEN ANTRIEBES

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Steuern eines hydrostatischen Antriebes mit einem Resonator, der einerseits an den hydrostatischen Antrieb und anderseits an eine Druckmittelversorgungsleitung und an eine Rückleitung angeschlossen ist, und mit einem periodisch betätigbaren Schaltventil, das den Resonator abwechselnd mit der Druckmittelversorgungsleitung und der Rückleitung verbindet. Eine solche Vorrichtung ist z.B. aus "ENERGIE FLUIDE, Bd 14, Nr. 83, Dez. 1975, Paris FR, Seiten 28 - 32" bekannt.

[0002] Um insbesondere die Drosselverluste drosselgesteuerter hydrostatischer Antriebe zu vermeiden, ist es bekannt, den Antrieb nicht kontinuierlich über ein Drosselventil, sondern periodisch an eine Hydraulikmittelversorgungsleitung oder eine Rückleitung anzuschließen, und zwar über mit je einem Rückschlagventil parallelgeschaltete Schaltventile. Das Öffnen des Schaltventils in der Hydraulikmittelversorgungsleitung bedingt eine Beschleunigung des Antriebes, dessen Massenträgheit beim Schließen dieses Schaltventiles zu einer Entspannung des kompressiblen Hydraulikmittels im Antriebsbereich bis auf einen Druck führt, der kleiner als der Schließdruck des Rückschlagventiles im Bereich der Rückleitung ist, so daß über die Rückleitung Hydraulikmittel angesaugt werden kann, bis das Schaltventil in der Versorgungsleitung wieder öffnet und sich der Vorgang wiederholt. Im Falle einer Nutzbremsung des Antriebes ergibt sich beim Schließen des Schaltventiles in der Rückleitung eine Druckerhöhung des antriebseitigen Hydraulikmittels auf ein den Schließdruck des Rückschlagventiles im Bereich der Versorgungsleitung übersteigendes Maß, was ein Rückpumpen des Hydraulikmittels in die Versorgungsleitung mit sich bringt. Dieser durch die gepulste Ansteuerung des Antriebes ermöglichte zusätzliche Hydraulikmittelfluß bedingt eine entsprechende Energierückgewinnung und damit einen verbesserten Wirkungsgrad, der allerdings mit einer vergleichsweise geringen Dynamik und einem entsprechenden Konstruktionsaufwand erkauft wird.

[0003] Um den Arbeitsdruck für den hydrostatischen Antrieb unabhängig von dessen Arbeitsweg zwischen dem über die Hydraulikmittelversorgungsleitung angebotenen Maximaldruck und dem Druck der Rückleitung einstellen zu können, wurde bereits vorgeschlagen, den hydrostatischen Antrieb an ein Resonanzrohr anzuschließen, das über ein periodisch betätigbares Schaltventil abwechselnd mit einer Druckmittelversorgungsleitung und einer Rückleitung verbunden wird, um im Resonanzrohr stehende Druckwellen des Hydraulikmittels unter Resonanzbedingungen zu erzeugen. Durch das Vorsehen eines Druckausganges in einem Schwingungsknoten der sich ausbildenden stehenden Druckwellen im Resonanzrohr gelingt es, an diesem Druckausgang einen Arbeitsdruck für den Antrieb bereitzustellen, ohne die Resonanzbedingungen durch den Arbeitsweg des Antriebes zu beeinflussen. Außerdem werden die Druckwellen der diesem Knotenpunkt zugeordneten Ordnungen am Druckausgang unterdrückt, so daß trotz einer gepulsten Ansteuerung die zeitliche Pulsation des Arbeitsdruckes am Druckausgang vergleichsweise gering ist. Da die Länge des Resonanzrohres in Abhängigkeit von der Länge der sich im Hydraulikmittel ausbildenden Druckwellen gewählt werden muß, ist mit entsprechenden Rohrlängen zu rechnen, was den möglichen Einsatz dieser Vorrichtungen unter Umständen beschränkt. Außerdem empfiehlt sich eine solche Vorrichtung aufgrund der Druckeinstellung vor allem zur Beschleunigungssteuerung.

[0004] Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Steuern hydrostatischer Antriebe der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, daß sich der Einsatz eines Resonanzrohres erübrigt und bevorzugt Geschwindigkeiten gesteuert werden können.

[0005] Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß der Resonator wenigstens eine Druckkammer mit einer beweglichen, schwingungsfähigen Kammerbegrenzung zur Veränderung des Kammervolumens aufweist, daß die bewegliche Kammerbegrenzung einen Teil eines aus Masse und Feder bestehenden Einmassenschwingers oder einen solchen Einmassenschwinger selbst bildet und daß die abwechselnd mit der Druckmittelversorgungsleitung, der Rückleitung und dem hydrostatischen Antrieb verbindbare Druckkammer über das Schaltventil mit einer im Überresonanzbereich des Einmassenschwingers liegenden Schaltfrequenz beaufschlagbar ist.

[0006] Durch die hinsichtlich ihres Volumens veränderbare Druckkammer wird im Zusammenwirken mit dem Einmassenschwinger erreicht, daß das während der Verbindung der Druckkammer einerseits mit der Druckmittelversorgungsleitung und anderseits mit der Rückleitung in die Druckkammer strömende Druckmittel während der Druckkammerverbindung mit dem hydrostatischen Antrieb zufolge der in der Feder des Einmassenschwingers gespeicherten Energie wieder aus der Druckkammer gedrückt wird, so daß sich ein von der Schalffrequenz des Schaltventiles abhängiger Volumenstrom des hydraulischen Druckmittels einstellt, der deshalb auch vorteilhaft über die Schaltfrequenz des Schaltventiles gesteuert werden kann. Für diesen Zweck können allerdings nur Schaltfrequenzen im Überresonanzbereich des Einmassenschwingers, also in einem Frequenzbereich oberhalb seiner Resonanzfrequenz sinnvoll ausgenützt werden. Wegen der einfachen Einflußmöglichkeit auf den Volumenstrom eignet sich die Vorrichtung insbesondere für eine Geschwindigkeitssteuerung.

[0007] Da der Volumenstrom des hydraulischen Druckmittels zum hydrostatischen Antrieb auch von der Öffnungszeit des Schaltventiles für die Verbindung der Druckkammer mit der Druckmittelversorgungsleitung abhängt, kann zur Steuerung des Volumenstromes diese Öffnungszeit eingestellt werden. Von dieser Möglichkeit wird vor allem dann Gebrauch gemacht werden, wenn bei vergleichsweise kleinen Volumenströmen die Schaltfrequenz aufgrund der gegebenen Konstruktionsverhältnisse nicht mehr gesteigert werden kann. Der Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung hängt von der im Bereich des Einmassenschwingers auftretenden Reibung, der Flüssigkeitsreibung und den Druckverlusten im Bereich des Schaltventiles ab und kann durch die Öffnungszeit des Schaltventiles beeinflußt werden, insbesondere wenn der Volumenstrom über die Schaltfrequenz gesteuert wird. Es hat sich herausgestellt, daß für einen günstigen Wirkungsgrad die Öffnungszeit des Schaltventiles für die Druckmittelversorgungseitung proportional zum Druck in der Anschlußleitung des Antriebes geändert werden muß.

[0008] Eine weitere Einstellmöglichkeit ergibt sich durch die Wahl der Öffnungszeiten für die Anschlußleitung des hydrostatischen Antriebes. Wird nämlich die Anschlußzeit des Antriebes an die Druckkammer gegenüber deren Anschlußzeit an die Druckmittelversorgungsleitung und an die Rückleitung entsprechend verkürzt, so kann dem Antrieb ein den Druck in der Druckmittelversorgungsleitung übersteigender Hydraulikmitteldruck zur Verfügung gestellt werden. Bei einer Vergrößerung der Anschlußzeiten des Antriebes an die Druckkammer kann anderseits der Volumenstrom mit dem Vorteil abgesenkt werden, daß der Wirkungsgrad im Gegensatz zu einer Volumenstromsteuerung über die Öffnungszeit der Druckmittelversorgungsleitung nicht verschlechtert wird.

[0009] Sollen die Volumenstromschwankungen bzw. die Druckschwankungen auf der Anschlußseite des hydrostatischen Antriebes verringert werden, so kann die Anschlußleitung zwischen der Druckkammer und dem hydrostatischen Antrieb mit einem Druckspeicher verbunden werden, der für einen entsprechenden Ausgleich der Druckschwankungen sorgt.

[0010] Die Druckkammer kann in unterschiedlicher Art und Weise ausgebildet werden, da es im wesentlichen nur auf eine schwingungsfähige, das Kammervolumen verändernde Kammerbegrenzung ankommt. Zu diesem Zweck kann die Druckkammer des Resonators aus einem Zylinder bestehen, dessen die bewegliche Kammerbegrenzung ergebender Kolben mit wenigstens einer auf den Kolben wirkenden Feder den Einmassenschwinger bildet. Dieser Zylinder kann lediglich von einer Seite mit dem hydraulischen Druckmittel beaufschlagt werden. Besonders vorteilhafte Verhältnisse ergeben sich allerdings, wenn der Resonator als beidseitig beaufschlagbarer Zylinder ausgebildet ist, dessen beide Druckräume über zwei hinsichtlich ihrer Schaltperioden um 180° phasenversetzte Schaltventile je für sich einerseits an die Druckmittelversorgungsleitung und die Rückleitung sowie anderseits an einen hydrostatischen Antrieb angeschlossen sind, weil in diesem Fall die Kolbenbeaufschlagung auf der einen Seite zum Druckmittelausstoß auf der anderen Seite ausgenützt werden kann. Dabei müssen die Anschlußleitungen für den hydrostatischen Antrieb auf den beiden Zylinderseiten nicht notwendigerweise an einen gemeinsamen hydrostatischen Antrieb angeschlossen sein.

[0011] Eine andere Ausführungsform für die Druckkammer des Resonators wird dann erzielt, wenn die bewegliche Kammerbegrenzung der Druckkammer aus einem Balg oder einer Membrane besteht. In Verbindung mit einer federbelasteten Masse kann auch für eine solche Druckkammer ein einfacher Einmassenschwinger bereitgestellt werden, wobei sich ähnliche Wirkungsweisen einstellen.

[0012] Die Herstellung zuverlässiger Schaltverbindungen zwischen der Druckkammer einerseits und dem hydrostatischen Antrieb sowie der Druckmittelversorgungsleitung bzw. der Rückleitung anderseits in der geforderten Schaltfrequenz stellt eine wesentliche Voraussetzung für den praktischen Einsatz einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung dar. Um solchen Konstruktionsanforderungen zu entsprechen, kann das Schaltventil als Rotationskolbenventil mit einem Rotationskolben ausgebildet sein, der die Druckkammer bzw. die Druckkammern über Steuerschlitze mit an die Druckmittelversorgungsleitung, die Rückleitung bzw. die Anschlußleitung für den hydrostatischen Antrieb verbundene Anschlußkammern abwechselnd verbindet. Während einer Kolbenumdrehung werden die Anschlüsse der jeweiligen Druckkammer nacheinander mit den zugehörigen Leitungen verbunden, wobei die Steuerschlitze für ein rasches Öffnen und Schließen dieser Verbindungen sorgen. Das Vorsehen eines Rotationskolbens bietet darüber hinaus den Vorteil, mehrere Druckkammern gleichmäßig über den Umfang verteilt anordnen zu können. Die Druckkammern können dabei sowohl axial als auch radial angesteuert werden, wie auch die Schwingachsen der Einmassenschwinger dieser Druckkammern radial oder achsparallel zum Rotationskolben verlaufen können. Radiale Schwingachsen der Einmassenschwinger erlauben allerdings bei einer entsprechenden Anordnung einen vollkommenen Massenausgleich. Achsparallele Schwingachsen bieten allerdings konstruktive Vorteile für beidseitig beaufschlagbare Resonatoren.

[0013] Zur Steuerung der Schaltzeiten eines Rotationskolbenventiles, dessen Schaltfrequenz von der Kolbendrehzahl abhängt, können zum Rotationskolben koaxiale, gegenüber der Druckkammer bzw. den zum Rotationskolben rotationssymmetrisch angeordneten Druckkammem drehverstellbare Steuerkörper, vorzugsweise in Form von Steuerscheiben oder -hülsen, vorgesehen sein, die mit den Steuerschlitzen des Rotationskolbens zusammenwirkende Steuerkanten bilden. Durch diese Steuerkanten werden die Steuerschlitze des Rotationskolbens freigegeben oder geschlossen, so daß über die Drehlage der die Steuerkanten bildenden Steuerkörper die Schaltzeiten des Schaltventiles eingestellt werden können. Steuerscheiben wirken dabei über radial ausgerichtete Steuerkanten mit stirnseitigen Steuerschlitzen des Rotationskolbens zusammen, während die Steuerhülsen axial gerichtete Steuerkanten für im Kolbenmantel vorgesehene Steuerschlitze aufweisen. Durch eine geeignete Kombination von solchen Steuerscheiben bzw. -hülsen lassen sich folglich die einzelnen Schaltzeiten des Schaltventils den jeweilgen Anforderungen entsprechend einstellen.

[0014] In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen

Fig. 1

eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Steuern eines hydrostatischen Antriebes in einem einfachen Blockschaltbild,

Fig. 2

eine zeitliche Abfolge der Schaltstellungen eines Schaltventiles in einem Koordinatensystem, auf dessen Ordinate die drei Schaltstellungen und auf dessen Abszisse die auf die Periodendauer bezogenen Schaltzeiten aufgetragen sind,

Fig. 3

die Abhängigkeit des auf einen Nennstrom bezogenen mittleren Volumenstromes durch den Resonator von der auf die Resonanzfrequenz bezogenen Schaltfrequenz des Schaltventiles und der auf die Schaltperiode bezogenen Öffnungszeit der Druckmittelversorgungsleitung in einem räumlichen Koordinatensystem, die

Fig. 4 und 5

die gegenseitige Abhängigkeit des mittleren Volumenstromes durch den Resonator, der auf die Schaltperiode bezogenen Öffnungszeit des Anschlusses für den hydrostatischen Antrieb und des auf den Druck in der Versorgungsleitung bezogenen Druckes in der Anschlußleitung für den hydrostischen Antrieb in einem räumlichen Koordinatensystem,

Fig. 6

ein Blockschaltbild einer gegenüber der Fig. 1 erweiterten erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 7

eine weitere Ausführungsform eines Resonators in einem vereinfachten Axialschnitt,

Fig. 8

einen vereinfachten Axialschnitt durch ein Schaltventil,

Fig. 9

einen Schnitt nach der Linie IX-IX der Fig. 8,

Fig. 10

einen Schnitt nach der Linie X-X der Fig. 8 und

Fig. 11

einen Schnitt nach der Linie XI-XI der Fig. 8.

[0015] Die Vorrichtung zum Steuern eines hydrostatischen Antriebes 1, beispielsweise eines Arbeitszylinders, weist gemäß der Fig. 1 einen Resonator 2 auf, der mittels eines periodisch betätigbaren Schaltventiles 3 abwechselnd mit einer Druckmittelversorgungsleitung 4, mit einer Rückleitung 5 zu einem gegebenenfalls vorgespannten Hydraulikmitteltank und mit dem hydrostatischen Antrieb 1 verbunden wird. Der Resonator 2 wird durch eine Druckkammer 6 mit einer beweglichen, schwingungsfähigen Kammerbegrenzung 7 gebildet, und zwar durch einen Zylinder 8, dessen Kolben 9 mit einer Feder 10 als Einmassenschwinger wirksam wird, wenn der Kolben 9 über das mit einem geeigneten Antrieb 11 verbundene Schaltventil 3 im Resonanzbereich des Einmassenschwingers beaufschlagt wird. Das während der Schaltverbindung mit der Druckmittelversorgungsleitung 4 bzw. die Rückleitung 5 in den Druckraum 6 geförderte Hydraulikmittel wird während der Resonatorverbindung mit dem hydrostatischen Antrieb 1 aufgrund der bei der hydraulischen Kolbenbeaufschlagung im Einmassenschwinger gespeicherten Energie über die Anschlußleitung 12 dem hydrostatischen Antrieb 1 zugefördert, wobei zur Dämpfung der Druckimpulse ein Druckspeicher 13 vorgesehen sein kann. In der Fig. 2 ist ein solcher Schaltzyklus veranschaulicht. Während der Zeit t_D verbindet das Schaltventil 3 (Schaltstellung D) den Resonator 2 mit der Druckmittelversorgungsleitung 4, um dann in der Schaltstellung R die Verbindung mit der Rückleitung 5 herzustellen, und zwar in der Zeit t_R, in der zufolge der Massenträgheit des Einmassenschwingers Hydraulikmittel aus der Rückleitung 5 in den Druckraum 6 nachgesaugt wird. In der nächsten Schaltstellung A wird dann das Hydraulikmittel während der Zeit t_A, die in der Fig. 2 der halben Periodendauer entspricht, über den Kolben 9 durch die Feder 10 in die Anschlußleitung 12 gedrückt. Der Volumenstrom durch den Resonator 2 ist somit vor allem von der Schalffrequenz f des Schaltventiles 3 und der relativen Öffnungszeit t_D der Druckmittelversorgungsleitung 4 innerhalb einer Schaltperiode abhängig. Bleiben die auftretenden Verluste unberücksichtigt, so ergibt sich zwischen dem auf einen Nennstrom durch die Druckmittelversorgungsleitung 4 bezogenen mittleren Volumenstrom q, der auf die Resonanzfrequenz des Resonators bezogenen Schaltfrequenz f und der relativen Öffnungszeit t_D der Druckmittelversorgungsleitung 4 eine in der Fig. 3 veranschaulichte Abhängigkeit, wobei nur der Frequenzbereich über der Resonanzfrequenz des Resonators 2 sinnvoll genutzt werden kann. Aus der Fig. 3, die ein räumliches Koordinatensystem mit den Achsen x für den relativen mittleren Volumenstrom q, y für die relative Öffnungszeit t_D und z für die relative Schaltfrequenz f zeigt, ist zu entnehmen, daß sich zur Steuerung des Volumenstromes q im Bereich größerer Volumenströme eine Änderung der Schaltfrequenz anbietet. Erst bei kleinen Volumenströmen, für die sich zu hohe Schaltfrequenzen ergeben, sollte als Stellgröße die Öffnungszeit t_D für die Steuerung des Volumenstromes q eingesetzt werden. Bei einer Volumenstromsteuerung über die Schaltfrequenz f kann die Öffnungszeit t_D im Sinne einer Optimierung des Wirkungsgrades eingestellt werden, der ja aufgrund der unvermeidlichen Reibungs- und Druckverluste zu berücksichtigen ist. Die Öffnungszeit t_D ist zu diesem Zweck proportional zu dem dem Antrieb 1 zur Verfügung stehenden Druck zu wählen.

[0016] Selbstverständlich braucht die Öffnungszeit t_A für die Anschlußleitung 12 nicht der halben Periodendauer zu entsprechen. Wird eine Öffnungszeit t_A kleiner als die halbe Periodendauer gewählt, so kann für den Antrieb 1 ein den Druck in der Druckmittelversorgungsleitung 4 übersteigender Druck bereitgestellt werden. Bei größeren Öffnungszeiten t_A kann hingegen der Volumenstrom ohne Wirkungsgradverlust abgesenkt werden. Die Fig. 4 und 5 veranschaulichen die jeweils für einen optimalen Wirkungsgrad ermittelten Zusammenhänge zwischen der relativen Öffnungszeit t_A, dem auf den konstanten Druck in der Druckmittelversorgungsleitung bezogenen Druck p am Anschluß A und dem relativen Volumenstrom q einerseits für Öffnungszeiten t_A kleiner und anderseits größer die halbe Periodendauer, wobei jeweils auf der x-Achse eines räumlichen Koordinatensystems die Öffnungszeiten t_A, auf der y-Achse der relative Druck p und auf der z-Achse der auf einen Nennstrom bezogene Volumenstrom q aufgetragen wurden. Die auftretenden Verluste wurden dabei durch einen relativen Dämpfungsgrad von 5% berücksichtigt. Es zeigt sich nach der Fig. 4, daß sich mit kleiner werdenden Öffnungszeiten t_A der relative Druck p erheblich steigern läßt. Bei einer Verlängerung der Öffnungszeiten t_A über die halbe Periodendauer läßt sich wiederum entsprechend der Fig. 5 der Volumenstrom q im Bereich kleiner Mengen steuern.

[0017] Es braucht wohl nicht besonders hervorgehoben zu werden, daß im Gegensatz zu dem dargestellten Arbeitsbetrieb in einem Bremsbetrieb der Volumenstrom vom Antrieb 1 zu der Rückleitung 5 bzw. der Druckmittelversorgungsleitung 4 strömt, was zu einer Änderung der Schaltfolge und der Schaltzeiten führt. Die grundsätzlichen Steuerungsverhältnisse bleiben aber gleich.

[0018] Wie der Fig. 6 entnommen werden kann, können auch zwei phasenverschoben beaufschlagbare Druckräume 6 vorgesehen werden, wobei vorzugsweise die zwischen diesen Druckräumen 6 vorgesehene, durch den Kolben 9 bestimmte Masse des Einmassenschwingers auf beiden Beaufschlagungsseiten Federn 10 aufweist. Bei einer solchen Konstruktion ist naturgemäß für beide Druckräume 6 je ein Schaltventil 3 mit der Auflage anzuordnen, daß die Schaltperioden der beiden Schaltventile 3 gegeneinander um 180° phasenversetzt sind. In der Fig. 2 sind die Schaltstellungen und -zeiten des zweiten mit gleicher Frequenz, aber phasenverschoben angetriebenen Schaltventils strichpunktiert angedeutet.

[0019] Die Anschlüsse A der beiden Schaltventile 3 sind nach der Fig. 6 mit einer gemeinsamen Anschlußleitung 12 für einen hydrostatischen Antrieb verbunden, was aber nicht zwingend erforderlich ist, weil auch getrennte Antriebe über einen gemeinsamen Resonator angesteuert werden können.

[0020] Die Masse des Einmassenschwingers muß nicht durch den Kolben 9 eines Zylinders 8 gebildet werden, wie dies die Fig. 7 zeigt, in der die Druckräume 6 durch Membrane 14 begrenzt werden, die Anschlußflansche 15 für entsprechende Schaltventile mit der Schwingermasse 16 flüssigkeitsdicht verbinden und zugleich die Federn 10 des Einmassenschwingers bilden.

[0021] Um die Vorteile eines erfindungsgemäßen Resonators 2 zur Ansteuerung von hydrostatischen Antrieben ausnutzen zu können, müssen geeignete Schaltventile 3 für die geforderten Schaltfrequenzen zur Verfügung stehen. Eine mehrere Resonatoren mit den zugehörigen Schaltventilen vereinigende Vorrichtung, die diesen Anforderungen genügt, ist schematisch in den Fig. 8 bis 11 dargestellt. Sie besteht im wesentlichen aus einem einen Rotationskolben 17 aufnehmenden Gehäuse 18, in dem einander paarweise gegenüberliegende, radial zum Rotationskolben 17 ausgerichtete Zylinderbohrungen 19 mit durch Federn 10 beaufschlagten Kolben 9 gelagert sind, die Einmassenschwinger entsprechend der Fig. 1 darstellen. Die sich auf der Innenseite der Kolben 9 ergebenden Druckräume 6 werden über eine den Rotationskolben 17 umschließende Steuerhülse 20 an den Rotationskolben 17 angeschlossen, der Steuerschlitze 21, 22, und 23 aufweist, mit deren Hilfe die Druckräume 6 abwechselnd mit entsprechend der Anordnung der Resonatoren verteilten Anschlußkammern 24, 25 und 26 für die Druckmittelversorgungsleitung 4, die Rückleitung 5 und die Anschlußleitung 12 verbunden werden können. Die der Druckmittelversorgungsleitung 4 und der Rückleitung 5 zugeordneten Anschlußkammern 24, 25 sind in einem Steuerkörper 27 vorgesehen, der innerhalb des hohlen Rotationskolbens 17 drehverstellbar gelagert ist. Die der Anschlußleitung 12 zugeordneten Anschlußkammern 26 werden jedoch von einem gehäusefesten Einsatz 28 gebildet, der den Steuerkörper 27 koaxial durchsetzt. In den Fig. 9 bis 11 ist die Schaltstellung R veranschaulicht, in der die Druckräume 6 mit der Rückleitung 5 verbunden sind. Nach der Fig. 10 wird diese Schaltverbindung über die Steuerschlitze 22 des Rotationskolbens 17 erreicht, die sich im Bereich der Anschlußkammern 25 für die Rückleitung 5 befinden. Die im Bereich der Anschlußkammern 24 für die Druckmittelversorgungsleitung 4 befindlichen Steuerschlitze 21 für die Schaltverbindung D werden gemäß der Fig. 11 durch einen gehäusefesten Steuerring 29 abgedeckt, während die Schaltverbindung A nach der Fig. 9 durch die Steuerhülse 20 unterbrochen wird. Dreht sich der über eine Welle 30 angetriebene Rotationskolben 17 in Richtung des Pfeiles 31 weiter, so wird die Schaltverbindung R über die Steuerschlitze 22 durch die Steuerkanten 32 der Steuerhülse 20 unterbrochen, die gleichzeitig die Schaltverbindung A über die Steuerschlitze 23 öffnet, wenn die Steuerschlitze 23 die gegenüber den Steuerkanten 32 entsprechend versetzten Steuerkanten 33 der Steuerhülse 20 erreichen (Fig. 9). Wie der Fig. 11 entnommen werden kann, bleiben die Steuerschlitze 21 noch durch die Steuerhülse 20 abgedeckt, solange die Schaltverbindung A aufrecht ist. Diese Schaltverbindung A wird erst abgebrochen, wenn die Steuerschlitze 23 aus dem Bereich der Anschlußkammern 26 austreten. In dieser Drehstellung des Rotationskolbens wird durch die Steuerkanten 34 entsprechend der Fig. 11 die Schaltverbindung D freigegeben, bis die Steuerschlitze 21 den Bereich der zugehörigen Anschlußkammern 24 verlassen, wonach sich der geschilderte Schaltzyklus wiederholt.

[0022] Um die Scnaltzeiten t_D, t_R und t_A einstellen zu können, sind die Steuerhülse 20 und der Steuerkörper 27 drehverstellbar, und zwar über aus Übersichtlichkeitsgründen nicht näher dargestellte Antriebe. Wie aus der Fig. 9 hervorgeht, wird die Öffnungszeit t_A für die Schaltverbindung A durch die Drehstellung der Steuerhülse 20 bestimmt. Die Aufteilung der Schaltzeiten t_D und t_R auf die verbleibende Periodendauer ergibt sich aus der Drehstellung des Steuerkörpers 27 gegenüber der Steuerhülse 20.

[0023] Damit die für den jeweiligen Einsatzfall günstigste Steuerung verwirklicht werden kann, empfiehlt es sich, eine Regelung vorzusehen, wie sie in der Fig. 1 in einem Blockschaltbild angedeutet ist. Der Antrieb 11 für das Schaltventil 3 sowie eine Stelleinrichtung 35 für die Steuerhülse 20 und den Steuerkörper 27 werden über eine Regeleinrichtung 36 angesteuert, die die Schalffrequenz f, die Öffnungszeit t_D für die Schaltverbindung D und gegebenenfalls die Öffnungszeit t_A für die Schaltverbindung A beispielsweise nach eingegebenen Kennlinienfeldern steuert, die die gegenseitige Abhängigkeit des Volumenstromes und des Wirkungsgrades einerseits von den Stellgrößen und anderseits von dem für den hydrostatischen Antrieb 1 zur Verfügung gestellten Druck berücksichtigen. Aufgrund der über den Eingang 37 eingegebenen Sollwerte für den Volumenstrom und des in der Anschlußleitung 12 über einen Druckgeber 38 erfaßten Hydraulikmitteldruckes kann daher das Schaltventil 3 über die Regeleinrichtung 36 im Sinne einer für den jeweiligen Anwendungsfall optimalen Ansteuerung des Antriebes 1 eingestellt werden.

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Steuem eines hydrostatischen Antriebes mit einem Resonator, der einerseits an den hydrostatischen Antrieb und anderseits an eine Druckmittelversorgungsleitung und an eine Rückleitung angeschlossen ist, und mit einem periodisch betätigbaren Schaltventil, das den Resonator abwechselnd mit der Druckmittelversorgungsleitung und der Rückleitung verbindet, dadurch gekennzeichnet. daß der Resonator (2) wenigstens eine Druckkammer (6) mit einer beweglichen, schwingungsfähigen Kammerbegrenzung (7) zur Veränderung des Kammervolumens aufweist, daß die bewegliche Kammerbegrenzung (7) einen Teil eines aus Masse und Feder (10) bestehenden Einmassenschwingers oder einen solchen Einmassenschwinger selbst bildet und daß die abwechselnd mit der Druckmittelversorgungsleitung (4), der Rückleitung (5) und dem hydrostatischen Antrieb (1) verbindbare Druckkammer (6) über das Schaltventil (3) mit einer im Überresonanzbereich des Einmassenschwingers liegenden Schaltfrequenz beaufschlagbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltfrequenz des Schaltventiles (3) einstellbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungszeit (t_D) des Schaltventiles (3) für die Verbindung der Druckkammer (6) mit der Druckmittelleitung (4) einstellbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungszeit (t_A) des Schaltventiles (3) für die Verbindung der Druckkammer (6) mit dem hydrostatischen Antrieb (1) einstellbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußleitung (12) zwischen der Druckkammer (6) und dem hydrostatischen Antrieb (1) mit einem Druckspeicher (13) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (6) des Resonators (2) aus einem Zylinder (8) besteht, dessen die bewegliche Kammerbegrenzung (7) ergebender Kolben (9) mit wenigstens einer auf den Kolben (9) wirkenden Feder (10) den Einmassenschwinger bildet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonator (2) als beidseitig beaufschlagbarer Zylinder (8) ausgebildet ist, dessen beide Druckräume (6) über zwei hinsichtlich ihrer Schaltperioden um 180° phasenversetzte Schaltventile (3) je für sich einerseits an die Druckmittelversorgungsleitung (4) und die Rückleitung (5) sowie anderseits an einen hydrostatischen Antrieb (1) angeschlossen sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Kammerbegrenzung (7) der Druckkammer (6) des Resonators (2) aus einem Balg oder einer Membrane (14) besteht.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltventil (3) als Rotationskolbenventil mit einem Rotationskolben (17) ausgebildet ist, der die Druckkammer (6) bzw. die Druckkammern (6) über Steuerschlitze (21, 22, 23) mit an die Druckmittelversorgungsleitung (4), die Rückleitung (5) bzw. die Anschlußleitung (12) für den hydrostatischen Antrieb (1) verbundene Anschlußkammern (24, 25, 26) abwechselnd verbindet.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zum Rotationskolben (17) koaxiale, gegenüber der Druckkammer (6) bzw. den zum Rotationskolben (17) rotationssymmetrisch angeordneten Druckkammern (6) drehverstellbare Steuerkörper, vorzugsweise in Form von Steuerscheiben oder -hülsen (20), vorgesehen sind, die mit den Steuerschlitzen (21, 22, 23) des Rotationskolbens (17) zusammenwirkende Steuerkanten (32, 33, 34) bilden.

Claims

1. A device for controlling a hydrostatic drive having a resonator which is connected on the one hand to the hydrostatic drive and on the other hand to a pressurized-fluid supply line and to a return line, and having a periodically actuatable switch valve which connects the resonator alternately with the pressurized-fluid supply line and the return line, characterized in that the resonator (2) has at least one pressure chamber (6) with a movable, oscillatable chamber limitation (7) for changing the chamber volume; that the movable chamber limitation (7) forms a part of a single-mass oscillator consisting of mass and spring (10) or such a single-mass oscillator itself, and that the pressure chamber (6) which can be connected alternately to the pressurized-fluid supply line (4), the return line (5), and the hydrostatic drive (1) can be acted on via the switch valve (3) with a switch frequency which lies within the supraresonance region of the single-mass oscillator.

2. A device according to Claim 1, characterized in that the switch frequency of the switch valve (3) is adjustable.

3. A device according to Claim 1 or 2, characterized fact that the open time (t_D) of the switch valve (3) for the connection of the pressure chamber (6) to the pressurized-fluid supply line (4) is adjustable.

4. A device according to any of Claims 1 to 3, characterized in that the open time (t_A) of the switch valve (3) for the connection of the pressure chamber (6) to the hydrostatic drive (1) can be adjusted.

5. A device according to any of Claims 1 to 4, characterized in that the connecting line (12) between the pressure chamber (6) and the hydrostatic drive (1) is connected to a pressure accumulator (13).

6. A device according to any of Claims 1 to 5, characterized in that the pressure chamber (6) of the resonator (2) is developed as a cylinder (8) the piston (9) of which which forms the movable chamber limitation (7) forms the single-mass oscillator having at least one spring (10) acting on the piston (9).

7. A device according to Claim 6, characterized in that the resonator (2) is developed as a cylinder (8) which can be acted on on both sides, the two pressure chambers (6) of which are connected via two switch valves (3) shifted 180° in phase with respect to their switch periods, each individually connected on the one hand to the pressurized-fluid supply line (4) and the return line (5) and, on the other hand, to a hydrostatic drive (1).

8. A device according to any of Claims 1 to 5, characterized in that the movable chamber limitation (7) of the pressure chamber (6) of the resonator (2) consists of a bellows or a membrane (14).

9. A device according to any of claims 1 to 8, characterized in that the switch valve (3) is developed as a rotary piston valve having a rotary piston (17) which connects the pressure chamber (6) or pressure chambers (6) via control ports (21, 22, 23) alternately with connecting chambers (24, 25, 26) connected with the pressurized-fluid supply line (4), the return line (5), and the connecting line (12) respectively for the hydrostatic drive (1).

10. A device according to Claim 9, characterized in that control bodies, preferably in the form of control disks or sleeves (20), which are coaxial to the rotary piston (17), are rotatably displaceable with respect to the pressure chamber (6) or the pressure chambers (6) arranged with rotational symmetry to the rotary piston (17), said control bodies forming control edges (32, 33, 34) cooperating with the control ports (21, 22, 23) of the rotary piston (17).

Revendications

1. Un dispositif, destiné au pilotage d'un entraînement hydrostatique, doté d'un résonateur, qui est raccordé d'une part à l'entraînement hydrostatique et d'autre part à une conduite d'alimentation en fluide de pression et à une conduite de retour, et doté d'une valve de commutation pouvant être actionnée de façon périodique, qui raccorde le résonateur alternativement avec la conduite d'alimentation en fluide de pression et avec la conduite de retour, caractérisé en ce que le résonateur (2) présente au moins une chambre (6) de pression, qui est dotée d'une délimitation (7) de chambre mobile, pouvant vibrer et servant à faire varier le volume de la chambre, que la délimitation (7) de chambre mobile fait partie d'un résonateur à une masse, qui comprend une masse et un ressort (10), ou constitue elle-même un tel résonateur à une masse, et que la chambre (6) de pression, qui peut être raccordée alternativement à la conduite (4) d'alimentation en fluide de pression, à la conduite (5) de retour et à l'entraînement (1) hydrostatique, peut être soumise par la valve (3) de commutation à une fréquence de commutation, qui est supérieure à la fréquence de résonance du résonateur à une masse.

2. Un dispositif conforme à la revendication n° 1, caractérisé en ce que la fréquence de commutation de la valve (3) de commutation est réglable.

3. Un dispositif conforme à la revendication n° 1 ou n° 2, caractérisé en ce que le temps (t_D) d'ouverture de la valve (3) de commutation pour le raccordement de la chambre (6) de pression avec la conduite (4) de fluide de pression est réglable.

4. Un dispositif conforme à une des revendications n°1 à n°3, caractérisé en ce que le temps d'ouverture (t_A) de la valve (3) de commutation pour le raccordement de la chambre (6) de pression avec l'entraînement (1) hydrostatique est réglable.

5. Un dispositif conforme à une des revendications n°1 à n°4, caractérisé en ce que la conduite (12) de connexion entre la chambre(6) de pression et l'entraînement (1) hydrostatique est raccordée à un accumulateur (13) oléo-hydraulique.

6. Un dispositif conforme à une des revendications n°1 à n°5, caractérisé en ce que la chambre (6) de pression du résonateur (2) est constituée par un vérin (8), dont le piston (9) donnant la délimitation (7) de chambre mobile constitue le résonateur à une masse, avec au moins un ressort (10) agissant sur le piston (9).

7. Un dispositif conforme à la revendication n° 6, caractérisé en ce que le résonateur (2) est conçu sous forme d'un vérin (8) pouvant être sollicité des deux côtés, dont les deux chambres (6) de pression sont raccordées, de façon indépendante, d'un côté à la conduite (4) d'alimentation en fluide de pression et à la conduite (5) de retour et de l'autre côté à un entraînement (1) hydrostatique, par des valves (3) de commutation dont les périodes de commutation sont déphasées de 180° l'une par rapport à l'autre.

8. Un dispositif conforme à une des revendications n°1 à n°5, caractérisé en ce que la délimitation (7) de chambre mobile de la chambre (6) de pression du résonateur (2) est constituée d'un soufflet ou d'une membrane (14).

9. Un dispositif conforme à une des revendications n°1 à n°8, caractérisé en ce que la valve (3) de commutation est conçue sous forme de valve à tiroir rotatif dotée d'un tiroir (17) rotatif, qui raccorde la chambre (6) de pression ou, selon le cas, les chambres (6) de pression, au travers de rainures (21, 22, 23) de commande, alternativement à des chambres (24, 25, 26) de raccord connectées, selon le cas, à la conduite (4) d'alimentation en fluide de pression, à la conduite (5) de retour ou à la conduite (12) de raccordement de l'entraînement (1) hydrostatique.

10. Un dispositif conforme à la revendication n° 9, caractérisé en ce que des corps de commande, dont la position angulaire est modifiable par rapport à la chambre (6) de pression ou, selon le cas, aux chambres (6) de pression, lesquelles sont disposées de façon symétrique en rotation par rapport au tiroir (17) rotatif, sont prévus, sont coaxiaux par rapport au tiroir (17) rotatif et sont de préférence conçus sous forme de galets ou de douilles (20) de commande, qui forment des arêtes (32, 33, 34) de commande agissant de pair avec les rainures (21, 22, 23) de commande du tiroir (17) rotatif.

Zeichnung