Will D., Gebhardt N. (Hrsg.) Hydraulik: Grundlagen, Komponenten, Schaltungen

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458 14 Projektierung und Gestaltung von Kreisläufen

eine langsame Lastaufnahme und damit langsame p

Lastmax

-Änderungen. Die Kapa-

zität C

hges

sollte nicht zu klein sein, um große dynamische Druck- und Volumen-

stromschwankungen infolge von Änderungen von

zu vermeiden. Da ein LS-

System in sehr großen Druckbereichen arbeiten kann, werden keine oder kleine

Speicher eingesetzt; in Frage kommen ggf. Kolben- oder Membranspeicher mit ih-

rem relativ großen zulässigen Druckverhältnis (s. Kap. 9).

-40

-20

0204060

bar

Lastmax

- p

Lastmax

0204060

min

0204060

Lastmax

- p

Lastmax

bar

0204060

min

0204060

bar

Lastmax

- p

Lastmax

0204060

min

Abb. 14.33 Druck- und Volumenstromverläufe in einem Load-Sensing-System. a Parameter-

werte ähnlich wie in Abb. 14.14 a (andere Arbeitspunkte, volumenstromgeregelte Antriebe)

b Verringerung von C

hges

und E

0LS

, keine p

Lastmax

-Sprünge, volumenstromgeregelte Antriebe

c wie b, aber LUDV

14.5 Kreisläufe mit Volumenstromquellen 459

14.5 Kreisläufe mit Volumenstromquellen

14.5.1 Kreislaufstrukturen, Steuerungsprinzipien

Typische Strukturen von Kreisläufen mit Volumenstromquellen und Rotations-

motoren sind in Abb. 14.34 dargestellt. Der Wandler mechanischer in

hydraulische Leistung, die Pumpe, ist eine Volumenstromquelle. Sie liefert einen

vom Anlagendruck nahezu unabhängigen Volumenstrom. Der Druck, gegen den

die Pumpe fördert, baut sich abhängig vom Strömungswiderstand der Leitungen

und von den durch den Verbraucher, den Wandler hydraulischer in mechanische

Leistung, zu überwindenden Gegenkräften/-momenten auf. Als Bewegungs-

steuerung des Verbrauchers sind die Verdränger- und die Bypass-Steuerung mög-

lich.

a b c

Abb. 14.34 Speisung aus Volumenstromquellen. a Prinzip der Verdrängersteuerung, offener

Kreislauf

b Verdrängersteuerung, geschlossener Kreislauf c Prinzip der Bypass-Steuerung

Bei der Verdrängersteuerung werden die Verdrängungsvolumina der Pumpe

und/oder des Verbrauchers entsprechend der geforderten Verbraucher-

geschwindigkeit/-drehzahl eingestellt (Abb. 14.34 a und b). Ist die Leitung

zwischen Pumpe und Verbraucher ausreichend dimensioniert, entstehen beim

Transport der hydraulischen Leistung keine nennenswerten Verluste. Diesem

augenscheinlichen Vorteil steht aber der Nachteil gegenüber, dass im Prinzip von

einer Volumenstromquelle nur ein Verbraucher versorgt werden kann, weshalb

Volumenstromquellen vor allem zur Speisung von Hauptantrieben mit hoher Aus-

gangsleistung eingesetzt werden. Die Pumpensteuerung kann auch mit Hilfe einer

Konstantpumpe erfolgen, die von einem drehzahlvariablen Motor angetrieben

wird (s. Abb. 14.16).

Bei der Bypass-Steuerung wird der von der Konstantpumpe zuviel geförderte

Volumenstrom z. T. am Verbraucher vorbei zum Behälter zurückgeführt (Abb.

14.34 c). Dieses Bypassventil ist ein hydraulischer Widerstand und führt zu Dros-

selverlusten.

14.5.2 Kreislaufvarianten

14.5.2.1 Wegeventilgesteuerte Antriebe, Konstantpumpe als

Volumenstromquelle

In Abb. 14.35 sind drei Varianten dieser Antriebe mit ihrer Volumenstromquelle

dargestellt. Der Antrieb in Abb. 14.35 a hat keine Drosselstellen. Er kann aber nur

460 14 Projektierung und Gestaltung von Kreisläufen

drei Bewegungszustände realisieren: in Schaltstellung 0 des Wegeventils Still-

stand, in Schaltstellung 1 Vorlauf mit v

| Q

, in Schaltstellung 2 Rücklauf mit

| Q

102 102102

000

VDr 2

VDr 1

a b c

Abb. 14.35 Wegeventilgesteuerte Antriebe an einer Volumenstromquelle. a drei diskrete Be-

wegungszustände

b Bypass-Drosselung der Geschwindigkeit c Geschwindigkeitssteuerung mit

Drei-Wege-Stromregelventil

Eine Positionierung ist mit ihm nur ungenau möglich; als Kraftantrieb, z. B.

zum Spannen, kann er nur wirksam werden, wenn das Druckbegrenzungsventil

anspricht, was aber aus energetischen Gründen (die gesamte Pumpenleistung wird

in Wärme umgewandelt) vermieden werden muss. Wird ein Wegeventil mit einer

anderen Mittelstellungsfunktion eingesetzt, kann in der Schaltung nach Abb.

14.35 a in Schaltstellung 0 ein anderer Bewegungszustand realisiert werden:

 Eilvorlauf bei der links stehenden Mittelstellungsvariante (die sogenannte Eil-

gang- oder Differenzialschaltung, die den Verschiebevolumenstrom der Zylin-

derkammer mit der Ringfläche A

auf die andere Zylinderkammer lenkt, wo-

durch eine Geschwindigkeit v

| Q

/(A

-A

) erreicht wird; s. Abb. 14.5 und

Abschn. 7.2),

 freie Beweglichkeit des Verbrauchers bei der mittleren Variante,

 Entstehen einer Druckquelle bei der zu vermeidenden rechts stehenden Varian-

te der Mittelstellungsfunktion in Abb.14.35 a mit allen negativen Neben-

effekten wie Leistungsverluste durch Ansprechen des Druckbegrenzungsventils

oder Drift des Kolbens (s. Abschn. 14.3.3).

Der Antrieb in Abb. 14.35 b erlaubt es, die Verbrauchergeschwindigkeit zu steu-

ern. Je kleiner der hydraulische Widerstand von VDr 1 gegenüber VDr 2 ist, desto

größer ist der Volumenstrom durch den Bypass und desto kleiner die Ge-

schwindigkeit des Verbrauchers, wobei eine große Abhängigkeit der Ge-

14.5 Kreisläufe mit Volumenstromquellen 461

schwindigkeit von der Belastungskraft typisch für diese Antriebsstruktur ist.

Bewegt sich die Kolbenstange gegen eine annähernd konstante, relativ große Be-

lastungskraft, kann VDr 2 entfallen. Der Antrieb ist ein Geschwindigkeitsantrieb,

Positionieren ist mit dem Wegeventil möglich. Eine definierte Kraft ist bei Ge-

schwindigkeit null des Verbrauchers mit Hilfe von VDr 1 einstellbar; die Drossel-

verluste sind relativ hoch, da der gesamte Pumpenförderstrom über VDr 1 fließt.

Der Antrieb in Abb. 14.35 c ist volumenstromgeregelt. Das Drei-Wege-

Stromregelventil übernimmt die Funktion der zwei Drosselventile in Abb. 14.35 b,

garantiert aber mit Hilfe seiner Regelungsfunktion annähernd konstante Ge-

schwindigkeit des Arbeitskolbens auch bei schwankender Belastungskraft. Der

Vorteil dieser Schaltung ist, dass der Druck, gegen den die Volumenstromquelle

arbeitet, immer nur um den annähernd konstanten Messdrosseldruckabfall höher

als der erforderliche Lastdruck ist. Die beiden zuletzt beschriebenen Schaltungen

erzeugen Drosselverluste, die weit unter denen liegen können, die beim An-

sprechen des Druckbegrenzungsventils entstehen. Das Drei-Wege-

Stromregelventil kann konventionell einstellbar oder auch ein Proportionalventil

sein. Da die Hauptsteuerfunktion (Richtung der Bewegung) im Wegeventil liegt,

wird ein solcher Antrieb zu den wegeventilgesteuerten gezählt.

Beachtet werden muss, dass die dargestellte einfache Schaltung in der Schalt-

stellung 0 des Wegeventils im Stromregelventil eine Verlustleistung erzeugt; diese

kann mit einem weiteren Wegeventil oder mit Hilfe des weiten Öffnens der Mess-

blende im Stromregelventil vermieden oder zumindest klein gehalten werden.

Dieser Antrieb ist ein Geschwindigkeitsantrieb, Positionieren ist mit dem We-

geventil möglich. Als Kraftantrieb kann er nicht zum Einsatz kommen, da das

Druckdifferenzventil im Drei-Wege-Stromregelventil bei Stillstand des Ver-

brauchers schließt.

Es sind Modifikationen der Schaltungen in Abb. 14.35 möglich, vor allem zur

Versorgung mehrerer und nicht gleichzeitig aktiver Verbraucher durch eine Vo-

lumenstromquelle oder zur Realisierung von Gleichlaufantrieben. Für letztere

können prinzipiell die Schaltungen in Abb. 14.7 verwendet werden. Die An-

schlüsse 1 und 2 müssen lediglich an die Verbraucheranschlüsse in Abb. 14.35 a,

b oder c gelegt werden.

14.5.2.2 Widerstandsgesteuerte Stetigantriebe, Konstantpumpe als

Volumenstromquelle

In Proportional-Wegeventilen mit geeigneter Mittelstellungsfunktion können die

Aufgaben des Wegeventils und der Bypass-Ventile vereinigt werden. Abbildung

14.33 a zeigt eine Variante. Die gezeichnete Mittelstellungsfunktion wird, wie in

den entsprechenden Wegeventilen, durch zusätzliche Bohrungen im Kolbenschie-

ber erreicht. Die Abmessungen müssen so gewählt werden, dass, von der Mittel-

stellungsfunktion ausgehend, zuerst die Verbindung B-T hergestellt wird und da-

nach gegensinnig und feinfühlig die Steuerspalte P-A und P-T (Bypass) verändert

werden können (s. Abb. 14.36 rechts). Die meisten Proportional-Wegeventile be-

sitzen diese Mittelstellungsfunktion nicht und können demzufolge nicht eingesetzt

462 14 Projektierung und Gestaltung von Kreisläufen

werden, da jede andere Mittelstellungsfunktion die Bypass-Steuerung nicht er-

möglicht.

Last

2/2-Propor-

tionalwege-

ventil für

Absenken

der Last

2/2-Propor-

tionalwege-

ventil für

Heben der

Last

Abb. 14.36 Widerstandsgesteuerte Stetigantriebe an einer Volumenstromquelle. a Steuerung mit

4/3-Proportional-Wegeventil

b zu a gehörige Zwischenpositionen c Steuerung mit zwei 2/2-

Proportional-Wegeventilen

Eine stetige Geschwindigkeitssteuerung mit einem solchen Proportional-

Wegeventil ist nur möglich, wenn die Energiequelle des Kreislaufs eine Druck-

quelle ist (s. Abschn. 14.3.3). In Abb. 14.36 c ist der wesentliche Teil einer typi-

schen Schaltung für Aufzüge dargestellt. Das Druckbegrenzungsventil ist ein Si-

cherheitsventil, das nur anspricht, wenn beim Schließen des Ventils für das Heben

die zulässige Lastkraft F

Last

überschritten ist; das Rückschlagventil verhindert ein

Absinken der Last. Die Volumenstromquelle fördert im Stillstand des Ver-

brauchers über das geöffnete Ventil für das Heben in den Behälter zurück. Wird

die zulässige Lastkraft F

Last

beim Absenken überschritten, schließt der Druck-

schalter das Ventil für Absenken, das zur Sicherheit gegen unbeabsichtigtes Ab-

senken ein Sitzventil sein muss. Aufzüge für mehrere Etagen sind meist

elektronisch geregelt, der Volumenstrommesser stellt das Regelgrößensignal für

beide Richtungen bereit.

14.5.2.3 Verdrängergesteuerte Stetigantriebe

Verdrängergesteuerte Stetigantriebe mit Volumenstromquelle können als offener

oder geschlossener Kreislauf betrieben werden (s. Abschn. 5., Tabelle 14.1, Abb.

14.34). Die Pumpe ist eine Verstellpumpe, meist mit zwei Förderrichtungen oder

(seltener) eine Konstantpumpe mit drehzahlsteuerbarem Antriebsmotor. Ver-

14.5 Kreisläufe mit Volumenstromquellen 463

braucher können ein Arbeitszylinder, ein Konstantmotor oder ein Verstellmotor

(stetig oder auf Grenzwerte seines Verdrängungsvolumens einstellbar) sein.

Offener Kreislauf. Beispiele für den offenen Kreislauf mit 2-Quadrantenbetrieb

zeigt Abb. 14.37 a.

Vol.-Strom- und

Druckregler,

Stelleinrichtung

pist

psoll

soll

Druck-

sensor

Last

ist

Lage-, Druck- und

Schwenkwinkel-

regelung

pBist

Druck-

sensor

sist

Druck-

sensor

pAist

ist

ssoll

Lage-

sensor

Abb. 14.37 Verdrängergesteuerte translatorische Stetigantriebe an einer Volumenstromquelle.

a offener Kreislauf, Hubzylinder b geschlossener Kreislauf, Gleichgangzylinder

Der offene Kreislauf wird meist nur dann aufgebaut, wenn eine Bewegungs-

umkehr durch aktive äußere Kräfte realisiert werden kann, da sonst zusätzliche

Wegeventile erforderlich sind. Anwendungsbeispiele sind Hubzylinder vornehm-

lich in mobilen Anlagen, Kunststoffmaschinen oder Pressen. Bei den beiden

letzten muss die Pumpe neben der Volumenstromsteuerung oder -regelung eine

Druckregelung enthalten wie in einer Druckquelle, da Nachdruckphasen in Kunst-

stoffmaschinen und Pressvorgänge steuerbare Drücke und damit ihre Folge-

regelung erfordern. Der Volumenstrom wird meist mittelbar über die Lage-

regelung der Stelleinrichtung der Pumpe geregelt (in Abb. 14.37 a und b Pumpe

mit Regelung des Schwenkwinkels

ist

gewählt). Das Zusammenspiel beider

Regelungen ist ähnlich wie bei der Kombination eines Load-Sensing-Systems mit

Druck- und Leistungsregelung (s. Abb. 14.30). Die jeweils kritischere Größe muss

den Förderstrom der Pumpe bestimmen. Da die Volumenströme und Drücke viel-

fach variabel sind und eine übergeordnete Steuerung, meist über entsprechende

Feldbusanschlüsse, diese vorgibt, werden die Druck- und die Volumenstromregler

elektronisch realisiert (elektronische Druck-Förderstromregelung DFE [14.12]). In

Abb. 14.37 a ist ein Grobschema dieser Regelung für einen Hebezylinder dar-

464 14 Projektierung und Gestaltung von Kreisläufen

gestellt. Das Druckbegrenzungsventil spricht unter normalen Betriebsbedingungen

nicht an, es ist ein Sicherheitsventil.

Geschlossener Kreislauf mit Gleichgangzylinder. Beim geschlossenen Kreislauf

werden die Anschlüsse der Verstellpumpe mit beiden Verbraucheranschlüssen

verbunden (s. Abb. 14.37 b), so dass die Bewegungsrichtung des Verbrauchers

durch die Förderstromrichtung der Pumpe bestimmt wird; es ist 4-Quadrantenbe-

trieb möglich. Die beiden Druckbegrenzungsventile sind wiederum Sicherheits-

ventile; sie können durch ein Kreislaufsicherheitsventil, bestehend aus einem

Druckbegrenzungsventil und vier Rückschlagventilen in Gleichrichterschaltung (s.

Abb. 8.26), ersetzt werden.

Da die Pumpe nicht aus dem Behälter ansaugen kann, ist eine gesonderte Ein-

speisung (über ein Einspeiseventil oder, wie in Abb. 14.37 b, über Rückschlag-

ventile, s. Abschn. 5.2.2) aus einer kleinen Pumpe erforderlich, um Leckverluste

auszugleichen. Das 3/3-Wegeventil in Verbindung mit einem weiteren Druck-

begrenzungsventil ist das bei 4-Quadrantenbetrieb erforderliche sog. Ausspeise-

ventil [14.12]), das ein Ansteigen des Druckes auf der jeweiligen Niederdruckseite

auf Werte oberhalb des Einspeisedruckes verhindert. Die Druckbegrenzung der

Ausspeisung wird niedriger als die der Einspeisung eingestellt, damit eine

ständige Erneuerung eines Teils der Flüssigkeit im Kreislauf erfolgt, was sich

günstig auf die Temperatur und den Alterungsprozess des Fluids auswirkt [14.2].

Die in Abb. 14.37 b beispielhaft angegebene Lageregelung enthält zwei unter-

lagerte Regelungen: die Druckregelung und die Schwenkwinkelregelung. Erstere

(sie bildet mit der Lageregelung eine Kaskadenstruktur) dient der Verbesserung

des dynamischen Verhaltens der Lageregelung, die sonst wegen der meist großen

Massen und Leitungsvolumina sehr schwach gedämpft wäre. Die Schwenkwinkel-

regelung wird so ausgelegt, dass die Stellbewegungen des Verdrängers der Pumpe

(ähnlich wie in den sekundärgeregelten Motoren) nur so schnell wie zulässig ab-

laufen. Um die erforderlichen Stellbewegungen ausführen zu können, benötigt sie

eine Energiequelle. Das kann nur in den seltensten Fällen die Hauptpumpe selbst

sein, da sie gegen sehr unterschiedliche Drücke fördert. Oft ist die Druckquelle für

die Einspeisung auch Druckquelle für die Stelleinrichtung der Schwenkwinkel-

regelung. Sind die Forderungen an die Höhe beider Drücke sehr unterschiedlich,

ist eine weitere Druckquelle oder ein Druckreduzierventil für die Abminderung

des zu hohen Druckes erforderlich. Zu beachten ist, dass im Druckreduzierventil

Drosselverluste entstehen. Diese Mehrfachregelung wird in digitaler Elektronik

ausgeführt. Die Regelalgorithmen sind sehr komplex. Oft werden Zustands-

regelungen realisiert (s. 14.3.5.1). In bestimmten Teilen des Systems, die

mathematisch schwer beschreibbar sind, die aber mit Hilfe von WENN-DANN-

Regeln beschrieben werden können, kommen zunehmend auch Fuzzy Controller

zum Einsatz [14.18]. Die Anbindung an die übergeordnete Steuerung wird fast

immer über einen Feldbus, der in die eine Richtung die Sollsignale sowie die

Reglerparameter und in die andere Richtung den Zustand des Antriebes überträgt,

realisiert.

14.5 Kreisläufe mit Volumenstromquellen 465

Geschlossener Kreislauf mit Hydromotor (hydrostatische Getriebe). Der Grund-

kreislauf eines hydrostatischen Getriebes entspricht dem in Abb. 14.37 b; an die

Stelle des Arbeitszylinders tritt ein Hydromotor. Geregelt oder gesteuert wird

i. Allg. die Drehzahl, eine Lage- und eine unterlagerte Druckregelung sind selten.

Die Druckmessung dient der Realisierung der sog. Druckabschneidung (s.

Abschn. 14.4.2) und oft zusätzlich einer Leistungsregelung. Auch diese Mehrfach-

regelung wird in digitaler Elektronik ausgeführt und ihre Anbindung an die über-

geordnete Steuerung wird meist über einen Feldbus realisiert (s.o.).

In Abb. 14.38 sind Kreislaufstrukturen und die theoretischen Grenzkennlinien

(Drehzahl der Pumpe n

= konst., alle Wirkungsgrade gleich eins) dargestellt.

Über die Gleichungen

nVnVQ

MPPP

  , )(

BAPP

ppnVP  ,

)(

M 

(14.17)

sind die qualitativen Verläufe der interessierenden Größen des Verdrängungs-

volumens der Pumpe V

und des Motors V

, Volumenstrom Q

, Leistung P, Ab-

triebsmoment M

in Abhängigkeit der Abtriebsdrehzahl n bestimmbar (n als Ab-

szisse gewählt, da mit unterschiedlichen V

-V

-Kombinationen realisierbar). In

Abb. 14.38 a ist Pumpenverstellung über null, aber keine Motorverstellung mög-

lich. Das maximale Motormoment wird von der Druckregelung im 1. und 3. Qua-

dranten bestimmt. Ist die Pumpe zusätzlich leistungsgeregelt, wird P begrenzt, in-

dem ab einer Grenzdrehzahl die Druckdifferenz p

- p

und damit M

hyper-

bolisch abgesenkt werden. Da Druck- und Leistungsregelung (wegen Über-Null-

Verstellung) im 1. und im 3. Quadranten wirksam sein müssen, sind die Kenn-

linien in beiden Quadranten prinzipiell gleich.

Vor allem in Fahrantrieben werden verstellbare Motoren zur Erweiterung des

Geschwindigkeitsstellbereiches eingesetzt. In Abb. 14.38 b sind nur die Kenn-

linien des 1. Quadranten (der 3. Quadrant hat wie in Abb. 14.38 a gleichartige

Kennlinien) für zusätzliche stetige Motorverstellung angegeben (die Kennlinien

gelten nur für Druckabschneidung). Dargestellt wurden zwei Pumpenstellbereiche.

Wegen Q

= konst. im Kennlinienbereich der Motorverstellung nimmt das Motor-

verdrängungsmoment V

dann auf zwei unterschiedlichen Kurven hyperbolisch

über n ab (s. Gl. (14.17)). Hohe Drehzahlen n können also mit unterschiedlichen

-V

-Kombinationen erreicht werden. Bei dann kleinen Motormomenten können

Pumpe und Motor relativ klein sein.

Arbeiten mehrere Motoren (darunter aber mindestens ein stetig verstellbarer)

auf eine Welle, gelten dieselben Kennlinien; V

ist jetzt die Summe aller Ver-

drängungsvolumina der beteiligten Motoren. Eine zusätzliche Leistungsregelung

über die Absenkung von p

- p

führt zu hyperbolischem Absinken des Motor-

moments bereits im Bereich der Pumpenverstellung.

Treibt der Antriebsmotor die Pumpen mehrerer Kreisläufe an, kann diese

Druckabsenkung auch aus der Grenzlastregelung dieses Antriebsmotors resultie-

ren und u. U. schon bei sehr kleinen Drehzahlen einsetzen.

466 14 Projektierung und Gestaltung von Kreisläufen

Drehzahl- und Schwenk-

winkelregelung kombiniert

mit Leistungs- und

Druckregelung

(Druckabschneidung)

pBist

Druck-

sensor

nist

Druck-

sensor

pAist

ist

nsoll

Drehzahl-

sensor

, n

Pumpen- verstellung

(über null)

-p

Druckabschneidg.

und Leistungs-

regelung:

Druckab-

schneidung:

-p

p,V,Q,M,P

, n

Pumpen-

verstellung

-p

, M

stetige Motor-

verstellung

(Ausschwenken) (Einschwenken)

p,V,Q,M,P

, n

Stellbarkeit

diskret

, n

-p

Schaltpunkt von Motor und Pumpe

, M

p,V,Q,M,P

Abb. 14.38 Struktur und theoretische Grenzkennlinien hydrostatischer Getriebe mit stetiger

Pumpenverstellung und Druckabschneidung.

a Drehzahlregelung mit Konstantmotor, Kurven

rechts unten mit zusätzlicher Leistungsregelung der Pumpe

b mit einem oder zwei stetig verstell-

baren Motoren

c mit einem auf zwei Grenzpositionen einstellbaren Motor oder zwei Konstant-

motoren

14.5 Kreisläufe mit Volumenstromquellen 467

Werden Verstellmotoren verwendet, die nur zwei Grenzwerte von V

einzu-

stellen ermöglichen (s. Abb. 14.38 c), wird für kleine Drehzahlen n der Motor auf

großes V

eingestellt. Am Schaltpunkt muss V

im selben Verhältnis wie V

ver-

ringert werden. Danach erfolgt wieder Pumpenverstellung. Das gleiche Verhalten

entsteht, wenn zwei Konstantmotoren verwendet werden, von denen einer am

Schaltpunkt auf drucklosen Umlauf geschaltet wird (V

ist hier die Summe der

Verdrängungsvolumina der nicht auf drucklosen Umlauf geschalteten Motoren).

Ein Getriebe mit vier V

Mges

-Stufen zeigt Abb. 14.39. Voraussetzung für die Eil-

gangschaltung ist V

> V

. Bei Eilgang (Variante 4) arbeiten die Motoren ge-

geneinander. Das abgegebene Moment ist (V

- V

)(p

- p

), der benötigte Vo-

lumenstrom ist (V

- V

)n.

, n

120

VW 1 VW 2

> V

Var.

VW1

VW2

1432

1121

1210

Mges

Abb. 14.39 Grobstruktur und Wegeventilschaltstellungen eines hydrostatischen Getriebes mit

stetiger Pumpenverstellung und zwei Konstantmotoren mit 4 Varianten für das Gesamtver-

drängungsvolumen V

Mges

der Motoren

Leistungsverzweigte Getriebe. Der Wirkungsgrad der soeben beschriebenen Ge-

triebe ist kleiner als der mechanischer Stufengetriebe. Der hohe Wirkungsgrad der

Lastschaltgetriebe und die stufenlose Drehzahlsteuerung mit hydrostatischen Ge-

trieben werden in den sog. leistungsverzweigten Getrieben so miteinander ver-

bunden, dass die Vorteile beider zum Tragen kommen [14.10, 14.13]. Die

Wirkungsweise der Leistungsverzweigung und anschließenden Leistungsaddition

ist in Abb. 14.40 dargestellt [14.13]. Basis sind ein rückkehrendes Planetenrad-

getriebe mit drei Wellen (die Zähnezahlen z

sind z

, z

und z

= z

+ 2 z

[14.14])

und ein hydrostatisches Getriebe, das jeweils mit den Übersetzungsverhältnissen i

und i

/n an die Hohlradwelle und die Welle des außenverzahnten

Zentral- oder Sonnenrades angekoppelt ist.

Eingangswelle mit der Eingangsdrehzahl n

und dem Eingangsmoment M

ist

die Stegwelle. Die Abtriebsdrehzahl n wird über die Verstellung der Ver-

drängungsvolumina V

und V

des hydrostatischen Getriebes, das aber nur einen

Teil der Leistung überträgt, eingestellt. Mit Hilfe der Swampschen Regel und des

Kutzbachplanes [14.14] sind die Gleichungen des Planetenradgetriebes ermittelt

worden (s. Abb. 14.40, rechts).