-
Die
Erfindung betrifft einen Antrieb für ein Mobilfahrzeug nach der
im Oberbegriff von Anspruch 1 näher
definierten Art.
-
Gattungsgemäße Antriebe
werden für
Mobilfahrzeuge, wie beispielsweise Arbeitsmaschinen, welche bei
geringen Fahrgeschwindigkeiten hohe Zugkräfte benötigen, eingesetzt. Ein Radlader
beispielsweise wird bei sehr kleinen Geschwindigkeiten bis zum Stillstand
mit sehr hohen Zugkräften,
beispielsweise beim Befüllen
der Schaufel, betrieben. Ebenso muß es dem Radlader möglich sein,
höhere Fahrgeschwindigkeiten,
beispielsweise bei einer Überführungsfahrt,
zu erreichen. Auch ein Wechsel von einer Vorwärtsfahrtrichtung in eine Rückwärtsfahrtrichtung
kommt bei einem Radlader beim Befüllen eines Lastkraftwagens
häufig
vor.
-
Die
DE 23 13 784 A1 offenbart
eine Vorrichtung zur Kraftübertragung,
mittels welcher ein Mobilfahrzeug entweder über einen Hydraulikmotor antreibbar
ist oder ein Verbrennungsmotor das Mobilfahrzeug über ein
Schaltgetriebe antreibt. Befindet sich der Fahrer im Führerhaus,
wird das Mobilfahrzeug vom Verbrennungsmotor über das Schaltgetriebe angetrieben,
befindet sich der Fahrer außerhalb des
Führerhauses,
so wird das Fahrzeug bei einer geringen Geschwindigkeit vom hydraulischen
Motor angetrieben.
-
Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb
für ein
Mobilfahrzeug, insbesondere einer Arbeitsmaschine, zu schaffen,
mit welchem das Mobilfahrzeug bei kleinen Geschwindigkeiten große Zugkräfte aufweist,
große
Endgeschwindigkeiten erreicht und in beiden Betriebszuständen sich
durch einen guten Wirkungsgrad und eine geringe Geräuschentwicklung
auszeichnet.
-
Die
Aufgabe wird mit einem, auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs
aufweisenden, gattungsgemäßen Antrieb
für ein
Mobilfahrzeug gelöst.
-
Erfindungsgemäß weist
der Antrieb einen ersten Eingang auf, mittels welchem der Verbrennungsmotor
mit dem Antrieb verbindbar ist, und einen zweiten Eingang auf, mittels
welchem ein hydraulischer Motor mit dem Antrieb, und somit mittelbar
mit dem Fahrzeugrad, verbindbar ist. Der Verbrennungsmotor treibt
zusätzlich
eine hydraulische Pumpe an, welche Druckflüssigkeit zum hydraulischen
Motor fördert.
Vom Stillstand des Fahrzeugs bis zu einer ersten Geschwindigkeit
ist der Verbrennungsmotor vom ersten Eingang des Antriebs abgekoppelt,
wodurch der Antrieb vom hydraulischen Motor angetrieben wird.
-
In
einer Ausgestaltungsform ist der hydraulische Motor ein in seinem
Hubvolumen verstellbarer hydraulischer Motor und die Pumpe eine
in ihrem Hubvolumen verstellbare Pumpe, wodurch die Drehzahl und
die Zugkraft im ersten Geschwindigkeitsbereich stufenlos einstellbar
ist. Bei Erreichen der ersten Geschwindigkeit wird der Verbrennungsmotor
mit dem ersten Eingang des Antriebs verbunden, wodurch der Verbrennungsmotor
das Fahrzeugrad antreibt. Der hydraulische Motor ist nach dem Verbinden
des Verbrennungsmotors auf sein Hubvolumen Null zurückgeschwenkt,
wodurch das Fahrzeugrad ausschließlich über den Verbrennungsmotor angetrieben
wird.
-
In
einer Ausgestaltungsform der Erfindung ist der hydraulische Motor
beim Stillstand des Fahrzeugs auf sein maximales Hubvolumen gestellt,
wobei kein Druckmittelstrom von der Pumpe zum hydraulischen Motor
gefördert
wird. Wird der Druckmittelstrom zum hydraulischen Motor erhöht, treibt
der hydraulische Motor den Antrieb und somit das Fahrzeugrad an.
Die Drehzahl des Verbrennungsmotors und/oder der Förderstrom
werden entsprechend der gewünschten
Fahrgeschwindigkeit erhöht,
wobei vorzugsweise beim Betrieb mit dem hydraulischen Motor aus
Geräuschgründen die
Drehzahl des Verbren nungsmotors unterhalb seiner maximalen Drehzahl,
beispielsweie 1 400 bis 1 500 U/min, gehalten wird. Durch Verändern des
Druckflüssigkeitsstromes, beispielsweise
durch Verändern
des Hubvolumens der hydraulischen Pumpe, und/oder Verändern des hydraulischen
Motors kann die gewünschte
Fahrgeschwindigkeit eingestellt werden. Werden weitere Verbraucher
von der hydraulischen Pumpe mit Druckflüssigkeit versorgt, ist es vorteilhaft,
den hydraulischen Motor bei seinem minimal möglichen Hubvolumen zu betreiben,
bei welchem die geförderte
Zugkraft noch erreicht wird. Hierfür besteht die Möglichkeit,
den hydraulischen Motor in seinem Hubvolumen so zu verstellen, dass
er nahe seinem maximalen zulässigen
Druckniveau betrieben wird. Ebenso besteht die Möglichkeit, zusätzlich das
Hubvolumen der hydraulischen Pumpe zu ermitteln, beispielsweise über einen
Schwenkwinkelsensor, und bei Erreichen des maximalen Schwenkwinkels
der Pumpe und nahe zu dem maximal zulässigen Druck des Hydraulikmotors
die Drehzahl des Verbrennungsmotors weiter zu erhöhen. Vorzugsweise
wird die Drehzahl des Verbrennungsmotors hierbei so weit erhöht, dass
das Hubvolumen der hydraulischen Pumpe wieder unter ihren Maximalwert
sinkt.
-
In
einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung weist der Antrieb
ein Untersetzungsgetriebe auf, wobei dieses Untersetzungsgetriebe
sowie der hydraulische Motor so ausgelegt sind, dass bei Erreichen
der Geschwindigkeit, bei welcher der Verbrennungsmotor mit dem Antrieb
direkt verbunden wird, die Kupplung, welche den Motor mit dem Antrieb
verbindet, keine oder nur eine geringe Differenzdrehzahl aufweist.
Dadurch ist es möglich,
diese Kupplung in ihren Abmessungen deutlich geringer auszulegen, da
die Kupplung nur das statische Drehmoment des Verbrennungsmotors übertragen
muß. Würde die Kupplung
das Fahrzeug aus dem Stillstand beschleunigen müssen, würde eine deutlich größere Kupplung
benötigt
werden. Nachdem der hydraulische Motor auf sein Hubvolumen Null
verstellt ist, kann durch Freigabe der Drehzahlbeschränkung für den Verbrennungsmotor
dieser in seiner Drehzahl bis zu seiner Maximaldrehzahl beschleunigt
werden. Durch Verwendung eines dem Verbrennungsmotor nachgeschalteten
Schaltgetriebes besteht die Möglichkeit,
die Geschwindigkeit durch Schalten weiterer Gänge und der direkten Verbindung
mit dem Verbrennungsmotor das Fahrzeug weiter zu beschleunigen.
Vorzugsweise ist der hydraulische Motor als Kurbelwellen-Radialkolbenmotor
ausgeführt,
da diese Motoren mit ihrer Maximaldrehzahl bis beispielsweise 2
500 U/min nur geringe zusätzliche
Geräuschemission
erzeugen, welche zusätzlich
im Bereich der Drehzahl des Verbrennungsmotors angeordnet ist. Ebenso
sind diese hydraulischen Motoren dadurch geeignet, dass durch ihr
ausreichend großes
Hubvolumen die benötigte
Zugkraft für
eine Arbeitsmaschine erreicht wird. Ebenso besteht die Möglichkeit, durch
Verwendung von Kurbelwellen-Radialkolben-Hydraulikmotoren bei Verstellung
des Hubvolumens auf Null diese in der Antriebsverbindung zu belassen,
da bei diesem Hubvolumen die Kolben in den Zylindern keine Relativbewegung
ausführen.
Es besteht jedoch auch die Möglichkeit,
Axialkolben-Hydraulikmotore zu vetwenden, welche jedoch in ihrer Geräuschemission
schlechter sind.
-
In
einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung ist die hydraulische
Pumpe mit dem hydraulischen Motor im geschlossenen Kreis verbunden,
d. h., die hydraulische Pumpe fördert
Druckflüssigkeit zum
hydraulischen Motor und der hydraulische Motor fördert die Druckflüssigkeit
zur hydraulischen Pumpe.
-
In
einer weiteren Ausgestaltungsform besteht die Möglichkeit, die hydraulische
Pumpe und den hydraulischen Motor im offenen Kreislauf zu verbinden,
wodurch die hydraulische Pumpe aus einem Druckflüssigkeitsreservoir Druckflüssigkeit
entnimmt und diese zum hydraulischen Motor fördert, und der hydraulische
Motor diese Druckflüssigkeit
zurück zum
Druckflüssigkeitsreservoir
fördert.
Dadurch ist es möglich,
den Förderstrom
der hydraulischen Pumpe für
weitere Verbraucher zu verwenden. Vorzugsweise ist die hydraulische
Pumpe mit einem Load-Sensing-System ausgestattet, bei welchem ein Zusammenhang
zwischen der Ansteuerung eines Hauptschiebers und der Fließmenge besteht.
Diese Bedarfsstromsteuerung bewirkt, dass für die Verstellung des Hubvolumens
der Pumpe immer der Druck des lasthöheren Verbrauchers verwendet
wird. Diesem System ist eine Leistungsregelung der hydraulischen
Pumpe überlagert.
Somit bestimmen die Summe aller Druckflüssigkeitsbedarfe und der Pumpendruck
das Regelverhalten der Pumpe im Grenzleistungsbetrieb.
-
In
einer weiteren Ausgestaltungsform ist ein Bremsventil bei Verwendung
der hydraulischen Pumpe und des hydraulischen Motors im offenen
Kreislauf dem hydraulischen Motor nachgeschaltet angeordnet, wodurch
die Druckflüssigkeit
vom hydraulischen Motor durch das Bremsventil zum Druckflüssigkeitsreservoir
geleitet wird. Das Bremsventil ist in der Lage, einen hydraulischen
Widerstand aufzubauen, der es dem hydraulischen Motor erschwert,
die Druckflüssigkeit
zum Druckflüssigkeitsreservoir
zu fördern.
Das hierzu vom hydraulischen Motor benötigte Drehmoment kann beispielsweise
im Falle einer Bremsung zum Bremsen des Fahrzeugs verwendet werden.
Da sich dieses Drehmoment nicht zusätzlich auf dem Verbrennungsmotor
abstützt,
sondern durch das Bremsventil erzeugt wird, kann ein Überdrehen des
Verbrennungsmotors verhindert werden. Durch die Verstellung des
Hubvolumens des Hydromotors kann das Drehmoment für den Bremsvorgang
eingestellt werden.
-
In
einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung weist der Antrieb
bei Verwendung eines Bremsventils ein zusätzliches Kühlsystem auf, welches durch
geeignete Sensoren die Drehzahl und das Hubvolumen des Hydromotors
ermittelt. Eine Steuerung bewirkt, dass von der hydraulischen Pumpe
so viel Druckflüssigkeit
zum hydraulischen Motor gelangt, dass diese Druckflüssigkeit
in ihrem Volumen geringer ist als die vom Hydromotor geförderte Druckflüssigkeit.
Dadurch bleibt der Druck vor dem Bremsventil so niedrig, dass das
Bremsventil einen hydraulischen Widerstand aufbaut. Dadurch gelangt immer
kühles Öl von der
Pumpe zum Motor, auch wenn der Fahrerwunsch eine maximale Verzögerung vorgibt.
-
In
einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung wird ein Wechsel
der Fahrtrichtung, das sogenannte Reversieren, dadurch bewirkt,
dass das Fahrzeug durch die Regelung der Menge der Druckflüssigkeit
von der Pumpe zum Motor bis zum Stillstand verzögert, indem die geförderte Menge
der Druckflüssigkeit
von der Pumpe zum Motor geringer ist als die geförderte Menge des Motors, wodurch
das Bremsventil schließt,
und bei Erreichen des Stillstands des Fahrzeugs wird der hydraulische
Motor von der anderen Seite mit Druckflüssigkeit versorgt, so dass
sich die Drehrichtung des hydraulischen Motors umkehrt. Das Fahzeug
beginnt in die nun neue Fahrtrichtung zu beschleunigen.
-
In
einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung kann der Antrieb
sehr geringe Fahrzeuggeschwindigkeiten erzeugen und hierbei die
hydraulische Pumpe mit ausreichend Drehzahl versorgen, um weitere
Verbraucher mit genügend
Druckflüssigkeit
zu versorgen. Dieser sogenannte Inch-Betrieb wird dadurch erreicht,
dass das Hubvolumen des hydrostatischen Motors so eingestellt ist,
dass dieser nahe seinem maximalen Druckniveau betrieben wird, wodurch
der hydraulische Motor geringe Hubvolumina aufweist. Dies kann beispielsweise
durch Verwendung eines Drucksensors im hydraulischen Motor bewerkstelligt
werden. Indem der hydraulische Motor bei seinem möglichst
kleinen Hubvolumen betrieben wird, steht den anderen Verbrauchern
ausreichend Druckflüssigkeit
zur Verfügung.
Durch weitere Erhöhung
der Verbrennungsmotordrehzahl kann die geförderte Druckflüssigkeitsmenge
der Pumpe weiter erhöht
werden.
-
Weitere
Merkmale sind der Figuren-Beschreibung zu entnehmen. Es zeigen:
-
1 einen
Antrieb für
ein Mobilfahrzeug, bei welchem der hydraulische Motor und die hydraulische
Pumpe im geschlossenen Kreis betrieben werden;
-
2 einen
Antrieb für
ein Mobilfahrzeug, bei welchem der hydraulische Motor und die hydraulische
Pumpe im offenen Kreis betrieben werden;
-
3 ein
Hydraulikschema für
den Antrieb und
-
4 einen
Antrieb für
ein Mobilfahrzeug mit einem lastschaltbaren, mehrstufigen Untersetzungsgetriebe.
-
1:
-
Ein
Verbrennungsmotor 1 treibt eine erste Eingangswelle 2 eines
Getriebes 3 an. Zusätzlich treibt
der Verbrennungsmotor 1 eine im Hubvolumen verstellbare
Pumpe 4 an. Die Pumpe 4 ist über die beiden Leitungen 5 und 6 mit
einem im Hubvolumen verstellbaren Motor 7 verbunden. Die
hydraulische Pumpe 4 und der hydraulische Motor 7 werden über die
Leitungen 5 und 6 im sogenannten geschlossenen
Kreislauf betrieben. Zusätzlich
treibt der Verbrennungsmotor 1 eine Pumpe 8 an,
welche weitere Verbraucher 9, wie beispielsweise Schaufelzylinder eines
Radladers, mit Druckflüssigkeit
versorgt. Der hydraulische Motor 7 treibt eine zweite Eingangswelle 10 an.
Das Getriebe 3 weist Fahrtrichtungskupplungen 11 auf, über welche
die erste Eingangswelle 2 entweder in einer Vorwärtsfahrtrichtung
oder einer Rückwärtsfahrtrichtung
den Abtrieb 12 antreibt, welcher mit einem Fahrzeugrad
in Verbindung steht. Durch Öffnen
der Fahrtrichtungskupplungen 11 wird die erste Eingangswelle 2 von
dem Abtrieb 12 abgekoppelt. Durch Schließen der
Fahrtrichtungskupplung 11 wird die erste Eingangswelle 2 mit
dem Abtrieb 12 verbunden. Den Fahrtrichtungskupplungen 11 nachgeschaltet
angeordnet ist die zweite Eingangswelle, welche mit dem Abtrieb 12 in
trieblicher Verbindung steht. Es besteht die Möglichkeit, dass das Getriebe 3 mehrere
schaltbare Untersetzungsstufen aufweist, welche über die Gangkupplungen 13 schaltbar
sind. Zum Anfahren werden die Fahrtrichtungskupplungen 11 geöffnet und
die Pumpe 4 so in ihrem Hubvolumen eingestellt, dass ein
Druckflüssigkeitsstrom
zum hydraulischen Motor 7 fließt. Durch Vergrößern des
Hubvolumens größer Null
des hydraulischen Motors 7 erzeugt dieser ein Drehmoment auf
die zweite Eingangswelle 10, wo durch der Abtrieb 12 angetrieben
wird. Vorzugsweise ist der Verbrennungsmotor 1 hierbei
unterhalb seiner maximal zulässigen
Drehzahl beispielsweise bei 1 500 U/min, um die Geräuschemission
zu verringern. Befindet sich der hydraulische Motor 7 bei
seinem maximalen Hubvolumen, so wird die maximale Zugkraft bzw.
das maximale Drehmoment am Abtrieb 12 erzeugt. Durch Vergrößern des
Hubvolumens der hydraulischen Pumpe 4 und Verkleinern des
Hubvolumens des hydraulischen Motors 7 in Richtung Hubvolumen Null
wird die Drehzahl des Abtriebs 12 und somit die Geschwindigkeit
des Fahrzeugs erhöht.
Bei Erreichen einer ersten Geschwindigkeit wird die Fahrtrichtungskupplung 11 geschlossen,
in deren Fahrtrichtung sich das Fahrzeug gerade bewegt, und der
hydraulische Motor 7 wird auf Hubvolumen Null verstellt.
Vorzugsweise sind der hydraulische Motor 7 und die Übersetzung
des Getriebes 3 so ausgelegt, dass beim Betrieb des Verbrennungsmotors 1 unter Vollast
und Erreichen der ersten Geschwindigkeit die zu schaltende Fahrtrichtungskupplung 11 keine
oder nur eine geringe Differenzdrehzahl aufweist, wodurch die Fahrtrichtungskupplung 11 nur
auf dieses statisch übertragbare
Drehmoment auszulegen ist. Da sich der hydraulische Motor 7 nach
Verbindung des Verbrennungsmotors 1 über die Fahrtrichtungskupplungen 11 mit
dem Abtrieb 12 in seinem Hubvolumen Null befindet, kann
die Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 weiter erhöht werden,
wobei die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs sich weiter erhöht. Durch
Schalten der Gangkupplungen 13 kann eine weitere Geschwindigkeitserhöhung des
Fahrzeugs erreicht werden. Da bei Maximalgeschwindigkeit der hydraulische
Motor 7 auf Hubvolumen Null verstellt ist und somit kein
Drehmoment liefert, wird ein guter Wirkungsgrad erreicht.
-
2:
-
Die
Funktion des Antriebs nach 2 ist identisch
mit der Funktion des Antriebs nach 1, bis auf
die Unterschiede, welche sich durch die Verwendung eines offenen
Kreislaufs zwischen der hydraulischen Pumpe 4 und dem hydraulischen
Motor 7 ergeben. Die hydraulische Pumpe 4, welche
vorzugsweise als Load-Sensing-Pumpe ausgebildet ist, entnimmt Druckflüssigkeit
aus einem Druckflüssigkeitsreservoir 14 und
fördert
diese Druckflüssigkeit über eine
hydraulische Steuereinheit 15 zum hydraulischen Motor 7.
Je nachdem, ob die Druckflüssigkeit über die
Leitung 16 oder die Leitung 17 gefördert wird,
verändert
sich die Drehrichtung des hydraulischen Motors 7. Nach
Durchströmen
des hydraulischen Motors 7 gelangt die Hydraulikflüssigkeit über die
Leitung 18 zurück
in das Druckflüssigkeitsreservoir 14.
Dem hydraulischen Motor 7 ist ein Bremsventil 19 nachgeschaltet
angeordnet, über
welches ein Durchflußwiderstand
in der Rücklaufleitung 33 oder 34 zum
Druckflüssigkeitsreservoir 14 eingestellt
werden kann. Somit besteht die Möglichkeit,
den Abtrieb 12 über
die zweite Eingangswelle 10 und den hydraulischen Motor 7,
welcher sich hydraulisch auf dem Bremsventil 19 abstützt, zu
bremsen, ohne dass der Verbrennungsmotor 1 überdreht
wird.
-
In
einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung kann zwischen dem
hydraulischen Motor 7 und der Abtriebswelle 12 eine
nicht dargestellte Trennkupplung angeordnet sein, über welche
sich der hydraulische Motor 7 vollständig abkoppeln läßt, um eine
weitere Wirkungsgsradverbesserung zu erreichen. Vorzugsweise ist
der hydraulische Motor 7 als Kurbelwellen-Radialkolbenmotor
ausgebildet. Durch die Verwendung der hydraulischen Pumpe 4, welche
im offenen Kreis betrieben wird, wird keine zusätzliche Pumpe für die Verbraucher 9 benötigt. Durch
den Betrieb des Antriebs bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten über den
hydraulischen Motor 7 und bei hohen Fahrgeschwindigkeiten
direkt über
den Verbrennungsmotor 1 wird der Wirkungsgrad verbessert.
-
3:
-
Das
Hydraulikschema stellt den Antrieb für das Mobilfahrzeug nach 2 im
Detail dar. Für
gleiche Bauteile werden somit die gleichen Bezugszeichen verwendet.
Der Verbrennungsmotor 1 treibt die hydraulische Pumpe 4 an.
Die hydraulische Pumpe 4 weist einen Schwenkwinkelsensor 20 auf,
mittels welchem das Hubvolumen der hydraulischen Pumpe 4 ermittelt
werden kann. Das Hubvolumen der hydraulischen Pumpe 4 wird über den
Verstellzylinder 21 verstellt, wobei Load-Sensing-Regelventile 22 den
hydraulischen Druck vorgeben. Die hydraulische Pumpe 4 fördert Druckflüssigkeit
aus dem Druckflüssigkeitsreservoir 14 zur
hydraulischen Steuereinheit 15, über welche die Druckflüssigkeit
zu den Verbrauchern verteilt wird. Über das Ventil 23,
welches vorzugsweise elektrisch proportional angesteuert ist, gelangt
Druckflüssigkeit
von der hydraulischen Pumpe 4 entweder in die Leitung 16 oder
in die Leitung 17, je nachdem, in welche Fahrtrichtung
das Fahrzeug angetrieben werden soll. Wird Druckflüssigkeit
in die Leitung 17 gefördert,
so gelangt diese durch die Leitung 24 in den hydraulischen
Motor 7 und von dort über
die Leitung 25 zum Bremsventilschieber 26 des Bremsventils 19.
Der Zulaufdruck in der Leitung 17 steuert den Bremsventilschieber 26 so
um, dass die Druckflüssigkeit über die
Leitung 16 und das Ventil 23 in das Druckflüssigkeitsreservoir 14 zurückgefördert wird.
Der hydraulische Motor 7 wird über das Steuerventil 27 und
den Verstellzylinder 28 in seinem Hubvolumen verstellt.
Das Hubvolumen kann über
einen Sensor 29 ermittelt werden. Je nach Fahrerwunsch, welcher
beispielsweise über
ein Fahrpedal ermittelt wird, wird der Verbrennungsmotor 1 die
Hubvolumina der hy-draulischen Pumpe 4 und des hydraulischen Motors 7 ansteuern.
-
Befindet
sich das Fahrzeug im Stillstand, somit bei nicht betätigtem Fahrpedal,
befindet sich der Verbrennungsmotor 1 im unteren Leerlauf
und die Fahrtrichtungskupplungen 11 sind im Öffnungssinne betätigt. Der
hydraulische Motor 7 befindet sich auf seinem maximalen
Schluckvolumen und das Ventil 23 ist so angesteuert, dass
der Zulauf von der hydraulischen Pumpe 4 zum hydraulischen
Motor 7 gesperrt ist. Befindet sich das Fahrzeug in dieser
Stillstandsposition an einem Gefälle,
stützt
sich der hydraulische Motor 7 auf dem Bremsventil 19 ab
und bewegt sich sehr langsam, entsprechend seiner inneren Leckage,
hangabwärts.
Durch Betätigen
des Ventils 23 strömt
Druckflüssigkeit
zum hydraulischen Motor 7, wodurch ein Drehmoment auf den
Abtrieb 12 wirkt und sich das Fahrzeug im Sinne des Anfahrens
in Bewegung setzt. Dies wird dann ausgelöst, wenn das Fahrpedal betätigt wird.
Hierbei wird auch der Verbrennungsmotor 1 so angesteuert,
dass sich die Drehzahl oberhalb des unteren Leerlaufs befindet,
jedoch unterhalb der maximal zulässigen
Drehzahl des Verbrennungsmotors 1. Diese kann beispielsweise
1 400 bis 1 500 U/min betragen. Der hydraulische Motor 7,
die hydraulische Pumpe 4 und die Übersetzung im Getriebe 3 sind
so ausgelegt, dass die maximale Fahrgeschwindigkeit im hydrostatischen
Bereich, d. h., alleinig durch den Antrieb über den Hydraulikmotor 7,
mit einer Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 von ca. 1 500
U/min erreichbar ist. Die Verstellung des Hydraulikmotors erfolgt
proportional zur Geschwindigkeit des Fahrzeugs und dem Druck im
Zulauf zum hydraulischen Motor. Die Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 wird
abhängig vom
notwendigen Druckflüssigkeitsstrom
eingestellt, welcher sich, je nach aktiviertem Verbraucher 9,
verändern
kann. Vorzugsweise ist die hydraulische Pumpe 7 mit dem
Schwenkwinkelsensor 20 ausgerüstet, um die Verbrennungsmotordrehzahl
bei Erreichen des maximalen Schwenkwinkels zu erhöhen, um
ausreichend Druckflüssigkeit
zur Verfügung
zu stellen. Die Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 wird so
lange erhöht,
bis der maximale Schwenkwinkel der hydraulischen Pumpe 4 wieder
verlassen wird. Um das Fahrzeug zu beschleunigen, wird der hydraulische
Motor 7 auf ein kleineres Hubvolumen verstellt, wobei bei
Erreichen einer ersten Geschwindigkeit, bei welcher die aktuelle
Drehzahl vor der Fahrtrichtungskupplung 11 und nach der
Fahrtrichtungskupplung 11 nahezu übereinstimmen, beispielsweise bei
einer Drehzahl des Verbrennungsmotors von 1 500 U/min, der Übergang
vom hydrostatischen Antrieb, somit dem Antrieb von dem hydrostatischen Motor 7 zum
direkten Antrieb, über
den Verbrennungsmotor 1 erfolgt, indem die Fahrtrichtungskupplung 11 im
Schließsinne
betätigt
wird. Dabei wird der hydraulische Motor 7 auf sein Hubvolumen
Null verstellt, wodurch er kein Drehmoment mehr erzeugt. Durch weiteres
Erhöhen
der Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 wid der Abtrieb 12 weiter
beschleunigt. Bei weiter steigender Fahrzeuggeschwindigkeit folgen
nun reine Lastschaltungen mit dem direkten Antrieb des Verbrennungsmotors 1 bis
zur maximalen Fahrgeschwindigkeit, wobei die Hochschaltpunkte drehzahlabhängig und
lastabhängig
sind, und bei einem Getriebe mit mehreren Übersetzungsstufen diese nacheinander
geschaltet werden.
-
Um
das Fahrzeug zu verzögern,
nimmt der Fahrer den Fuß vom
Fahrpedal, wodurch bei geschlossener Fahrtrichtungskupplung 11 das
Fahrzeug entsprechend dem Bremsvermögen des Verbrennungsmotors 1 verzögert. Rückschaltungen
erfolgen geschwindigkeitsabhängig.
Fällt die
Fahrzeuggeschwindigkeit und damit auch die Verbrennungsmotordrehzahl
unter einen Geschwindigkeitsgrenzwert, öffnet die Fahrtrichtungskupplung 11 und es
erfolgt ein Übergang
in den hydrostatischen Antrieb. Das Hubvolumen des Hydromotors 7 wird
aus Null vergrößert, wodurch
der Hydromotor 7 als Pumpe arbeitet und, da der Zulaufdruck
zum hydraulischen Motor 7 geringer ist als dessen Rücklaufdruck, das
Bremsventil 19 im Schließsinne betätigt wird. Je nach gewähltem Hubvolumen
des Hydromotors 7 wird das Fahrzeug entsprechend verzögert. Reicht bei
Talfahrt das Bremsmoment des Verbrennungsmotors nicht aus, wodurch
das Fahrzeug sich weiter beschleunigen würde, besteht die Möglichkeit,
den hydraulischen Motor als zusätzliche
Bremse einzusetzen, indem ein Hubvolumen von Null heraus vergrößert wird.
Das Bremsmoment des Hydromotors 7 ergibt sich dabei aus
seinem aktuellen Hubvolumen. Da in diesem Betriebszustand sehr große Wärmemengen
im hydraulischen Motor 7 anfallen, muß dieser gekühlt werden.
Da im Bremszustand das Bremsventil 19 sich im geschlossenen
Zustand befindet, sobald der Druckflüssigkeitsstrom von der hydraulischen
Pumpe 4 zum hydraulischen Motor 7 kleiner ist als
der Druckflüssigkeitsstrom,
welcher vom hydraulischen Motor 7 selbst gefördert wird,
fließt
normalerweise keine kühle
Druckflüssigkeit
von der Pumpe 4 zum hydraulischen Motor 7. Durch
Sensoren wird die Drehzahl und das Hubvolumen des hydraulischen Motors 7 ermittelt.
Das Ventil 23 wird nun so angesteuert, dass der zum hydraulischen
Motor 7 fließende
Druckflüssigkeitsstrom
geringfügig
kleiner ist als der vom hydraulischen Motor 7 geförderte Druckflüssigkeitsstrom.
Mit dieser Mengensteuerung bleibt der Druck am Bremsventil 19 so
niedrig, dass das Bremsventil 19 geschlossen bleibt. Dieser
Zustand läßt sich zusätzlich durch
einen geeigneten Drucksensor im hydraulischen Motor 7 erkennen.
Die Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 wird nun abhängig vom
notwendigen Kühlstrom
eingestellt. Dadurch strömt
ausreichend kühle
Druckflüssigkeit
durch den hydraulischen Motor 7 und kühlt diesen.
-
Um
eine Fahrtrichtungsänderung
bereits während
der Fahrt einzuleiten, den sogenannten Reversiervorgang, wird bei
geöffneter
Fahrtrichtungskupplung 11 der hydraulische Motor 7,
wie zuvor im Bremsvorgang beschrieben, verstellt, so dass, verursacht
vom Bremsventil 19, der hydraulische Motor 7 ein
Bremsdrehmoment erzeugt. Zusätzlich
wird hierbei der hydraulische Motor 7 durch den zuvor beschriebenen
Kühlvorgang
gekühlt.
Sobald sich die Fahrzeuggeschwindigkeit in Richtung Null nähert, wird
der hydraulische Motor 7 in die andere Förderrichtung
umgesteuert, wodurch das Fahrzeug beginnt, sich in die andere Richtung
zu beschleunigen.
-
Um
das Fahrzeug im sogenannten Inch-Betrieb zu bewegen, d. h., bei
sehr kleiner Fahrgeschwindigkeit, jedoch einem großen Bedarf
an Druckflüssigkeitsmenge
für die
Verbraucher 9, wird die Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 so
weit angehoben, dass die hydraulische Pumpe 4 unterhalb ihrem
maximalen Hubvolumen betrieben werden kann. Zusätzlich wird das Hubvolumen
des Hydromotors 7 auf sein kleinstmögliches Hubvolumen verstellt,
bei welchem ein definierter Druck, welcher nahe seinem maximalen
Druck ist, nicht überschritten
wird. Dadurch erzeugt der hydraulische Motor 7 die benötigte Zugkraft,
ohne hierfür
eine große
Menge an Druckflüssigkeit
zu verbrauchen.
-
4:
-
Das
Getriebe 3 der 1, 2 und 3 ist
in 4 im Detail dargestellt. Es handelt sich um ein
lastschaltbares Getriebe mit sechs Vorwärtsgängen und drei Rückwärtsgängen. Die
Fahrtrichtungskupplungen 11 bestehen aus zwei Kupplungen
für Vorwärtsfahrt 30 und 32 sowie
einer Kupplung für Rückwärtsfahrt 31.
-
- 1
- Verbrennungsmotor
- 2
- erste
Eingangswelle
- 3
- Getriebe
- 4
- hydraulische
Pumpe
- 5
- Leitung
- 6
- Leitung
- 7
- hydraulischer
Motor
- 8
- Pumpe
- 9
- Verbraucher
- 10
- zweite
Eingangswelle
- 11
- Fahrtrichtungskupplung
- 12
- Abtrieb
- 13
- Gangkupplung
- 14
- Druckflüssigkeitsreservoir
- 15
- hydraulische
Steuereinheit
- 16
- Leitung
- 17
- Leitung
- 18
- Leitung
- 19
- Bremsventil
- 20
- Schwenkwinkelsensor
- 21
- Verstellzylinder
- 22
- Load-Sensing-Regelventile
- 23
- Ventil
- 24
- Leitung
- 25
- Leitung
- 26
- Bremsventilschieber
- 27
- Steuerventil
- 28
- Verstellzylinder
- 29
- Sensor
- 30
- Kupplung
für Vorwärtsfahrt
- 31
- Kupplung
für Rückwärtsfahrt
- 32
- Kupplungs
für Vorwärtsfahrt
- 33
- Leitung
- 34
- Leitung