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Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem eines landwirtschaftlichen oder kommunalen Nutzfahrzeugs, umfassend eine Verdrängerpumpe mit einem konstanten Fördervolumen, welche mehrere, parallel zueinander eingebundene Verbraucher über jeweils zugeordnete Versorgungsleitungen versorgt. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Hydrauliksystems.
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Landwirtschaftliche oder kommunale Nutzfahrzeuge der vorgenannten Gattung können beispielsweise als Ackerschlepper, selbstfahrende Erntemaschinen, etc. ausgebildet sein. Ackerschlepper weisen dabei in der Regel neben einer Arbeitshydraulik, die der Verstellung eines Heck- sowie eines Frontkrafthebers dient, weitere hydraulische Verbraucher auf, wobei diese weiteren Verbraucher über ein Hydrauliksystem des Ackerschleppers mit der jeweils benötigten Hydraulikflüssigkeit versorgt werden. In einem derartigen Hydrauliksystem ist dabei üblicherweise zumindest eine Verdrängerpumpe mit einem konstanten Fördervolumen vorgesehen, welche durch eine Antriebsmaschine des Ackerschleppers angetrieben wird, wobei das durch die Verdrängerpumpe zur Verfügung gestellte Fördervolumen dann auf die verschiedenen, zumeist parallel angebundenen hydraulischen Verbraucher verteilt wird. Da die zumindest eine Verdrängerpumpe hierbei mit der Antriebsmaschine gekoppelt ist, hängt der jeweils zu den Verbrauchern geförderte Volumenstrom von einer Motordrehzahl der Antriebsmaschine ab. Zudem erfolgt üblicherweise eine konstante Verteilung auf die einzelnen Verbraucher unabhängig von einem Fahrzustand und einer jeweiligen aktuellen Belastung des einzelnen Verbrauchers. In Folge dessen werden einige Verbraucher allerdings bei bestimmten Fahrsituationen überversorgt, wohingegen anderen Verbraucher ein nur grenzwertiger Volumenstrom zugeführt wird. Bei Unterversorgung eines Verbrauchers in Form eines Kraftfahrzeuggetriebes kann dies dazu führen, dass das Getriebe aufgrund einer nur grenzwertigen Schmierung und Kühlung an seine Leistungsgrenze gelangt. Im Allgemeinen wird die Verdrängerpumpe daher entsprechend größer ausgelegt, um bei allen Fahr- und Belastungszuständen der im Hydrauliksystem vorgesehenen Verbraucher stets eine ausreichende Versorgung zu gewährleisten. Eine größere Auslegung der Verdrängerpumpe resultiert dann aber auch in höheren Verlustleistungen und Wirkungsgradeinbußen, da die größer dimensionierte Verdrängerpumpe in vielen Betriebszuständen einen Überschuss an Hydraulikflüssigkeit fördert.
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Aus der
EP 0 989 048 B1 geht ein Hydrauliksystem eines Ackerschleppers hervor, bei welchem eine Verdrängerpumpe mit einem konstanten Fördervolumen in eine Leitung fördert, an welcher Verbraucher in Form einer Getriebesteuerung eines Kraftfahrzeuggetriebes und einer Lenkhydraulik mit ihren Versorgungsleitungen anknüpfen. Mit der Getriebesteuerung und der Lenkhydraulik werden hierbei zwei hydraulische Verbraucher parallel zueinander durch die Verdrängerpumpe versorgt, welche im Normalbetrieb einen geringen Volumenstrom an Hydraulikflüssigkeit benötigen, so dass die Verdrängerpumpe entsprechend klein ausgeführt werden kann. Eine Schmierung und Kühlung des Kraftfahrzeuggetriebes wird hierbei über einen Rücklauf der Lenkhydraulik, sowie über eine weitere, zweite Verdrängerpumpe mit ebenfalls konstantem Fördervolumen dargestellt. Durch diese zweite Verdrängerpumpe wird dabei eine große Menge an Hydraulikflüssigkeit bei niedrigem Druck in eine zugehörige Leitung gefördert. Um stets eine bedarfsgerechte Versorgung der Getriebesteuerung und der Lenkhydraulik zu gewährleisten, sind zwei Druckwaagen vorgesehen, welche in Abhängigkeit von Lastfühlsignalen der Getriebesteuerung und der Lenkhydraulik im Bedarfsfall für eine Verbindung der Leitung der zweiten Verdrängerpumpe mit der Leitung der ersten Verdrängerpumpe sorgen, so dass die Getriebesteuerung und auch die Lenkhydraulik zusätzlich über die zweite Verdrängerpumpe mit Hydraulikflüssigkeit versorgt werden. Die Lastfühlsignale von Getriebesteuerung und Lenkhydraulik sind dabei als Druckleitungen ausgeführt, welche die Druckwaagen mit einem entsprechenden Steuerdruck beaufschlagen. In Folge dessen erfolgt eine Verteilung des Fördervolumens der beiden Verdrängerpumpen in Reaktion auf die jeweils in den Versorgungsleitungen vorherrschenden Drücke.
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Aus der
EP 2 287 472 B1 ist eine hydraulische Anordnung mit einer Hydraulikpumpe und wenigstens einem ersten, zweiten und dritten von der Hydraulikpumpe über jeweilige Lastdruckleitungen bedarfsgesteuert versorgten Verbraucher bekannt. Jeder Verbraucher ist durch wenigstens ein Steuerventil über eine eigene Versorgungsleitung hydraulisch parallel mit der Hydraulikpumpe verbunden. Zur Steuerung der Verbraucher nach unterschiedlichen Prioritäten sind die Versorgungsleitungen des zweiten und dritten Verbrauchers zudem über eine Verbindungsleitung verbunden. Zwischen der Hydraulikpumpe und der Verbindungsleitung in der Versorgungsleitung zum dritten Verbraucher ist außerdem ein lastdruckgesteuertes Prioritätsventil angeordnet und in der Versorgungsleitung zum zweiten Verbraucher sind den Volumenstrom reduzierende Mittel angeordnet. Ferner weist die Verbindungsleitung Mittel auf, die einen Volumenstrom von der zweiten Versorgungsleitung in Richtung der dritten Versorgungsleitung sperren.
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Ausgehend von dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hydrauliksystem eines landwirtschaftlichen oder kommunalen Nutzfahrzeuges zur Verfügung zu stellen, bei welchem eine aktive und bedarfsabhängige Versorgung hydraulischer Verbraucher vorgenommen werden kann.
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Diese Aufgabe wird aus vorrichtungstechnischer Sicht ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Aus verfahrenstechnischer Sicht erfolgt eine Lösung der Aufgabe entsprechend der Merkmale des nebengeordneten Anspruchs 4. Die hierauf jeweils folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
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Gemäß der Erfindung umfasst ein Hydrauliksystem eines landwirtschaftlichen oder kommunalen Nutzfahrzeugs eine Verdrängerpumpe mit einem konstanten Fördervolumen, welche mehrere, parallel zueinander eingebundene Verbraucher über jeweils zugeordnete Versorgungsleitungen versorgt. Im Sinne der Erfindung fördert die Verdrängerpumpe dabei insbesondere in eine Hauptversorgungsleitung, von welcher die einzelnen Versorgungsleitungen der parallel zueinander eingebundenen Verbraucher abzweigen. Die Verdrängerpumpe kann dabei als Zahnradpumpe, Kolbenpumpe, etc. ausgeführt sein.
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Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass die Versorgungsleitungen Hydraulikeinrichtungen aufweisen, über welche jeweils ein, über die je zugehörige Versorgungsleitung strömender Volumenstrom verändert werden kann. Dabei stehen die Hydraulikeinrichtungen mit einem gemeinsamen Steuersystem in Verbindung, durch das die Hydraulikelemente einzeln geregelt werden können. Der über die jeweilige Versorgungsleitung strömende Volumenstrom wird also bedarfsabhängig verändert, indem einzelne Hydraulikeinrichtungen der Versorgungsleitungen der Verbraucher durch das Steuersystem gezielt geregelt werden. Die Hydraulikeinrichtungen sind als Wegeventile ausgebildet, wobei die Wegeventile jeweils über ein je zugehöriges Federelement in die erste Schaltstellung vorgespannt werden und durch Stromversorgung jeweils eines zugeordneten Elektromagneten gezielt in die zweite Schaltstellung bewegt werden können. Eine derartige Ausgestaltung hat hierbei den Vorteil, dass somit aktiv auf einen jeweils aktuellen Bedarf der Verbraucher reagiert werden kann, indem durch entsprechende Regelung einer Hydraulikeinrichtung in der jeweiligen Versorgungsleitung ein, dem jeweiligen Verbraucher zugeführter Volumenstrom verändert wird. Dementsprechend kann innerhalb des Hydrauliksystems einem Verbraucher gezielt ein größerer Volumenstrom zur Verfügung gestellt werden, als einem oder mehreren anderen Verbrauchern.
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Im Unterschied hierzu reagiert das Hydrauliksystem der
EP 0 989 048 B1 nur auf Druckverhältnisse in den Versorgungsleitungen der Verbraucher und regelt über die Druckwaagen eine Verteilung des jeweiligen Fördervolumens der Verdrängerpumpen. Eine aktive Regelung, beispielsweise als Reaktion auf bestimmte Betriebsbedingungen und Arbeitseinsätze des Nutzfahrzeuges, ist hierbei nicht möglich. Ferner müssen mehrere Verdrängerpumpen zum Einsatz kommen, um die bedarfsgerechte, reaktive Verteilung zu ermöglichen.
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Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die jeweilige Hydraulikeinrichtung als Wegeventil ausgeführt. Je nach Anordnung in der jeweiligen Versorgungsleitung kann es sich dabei um ein Wegeventil mit diskreten Schaltstellungen oder auch ein Proportionalwegeventil handeln, welches neben diskreten Schaltstellungen auch Zwischenstellungen zwischen diesen Schaltstellungen ermöglicht. Ein derartiges, als 2/2-Ventil ausgeführtes Proportionalwegeventil kann dann direkt in der Versorgungsleitung des jeweiligen Verbrauchers angeordnet sein und drosselt je nach konkreter Stellung einen Volumenstrom zum Verbraucher, wobei dann bei einer voll geöffneten Stellung eine entsprechend große Menge an Hydraulikflüssigkeit zum Verbraucher gelangt. Die jeweilige Hydraulikeinrichtung kann aber auch als anderweitige, regelbare Drosselstelle ausgestaltet sein, die je nach eingenommener Drosselstellung den, dem hydraulischen Verbraucher zugeführten Volumenstrom entsprechend drosselt.
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In Weiterbildung der Erfindung ist die jeweilige Hydraulikeinrichtung in einem Bypass der jeweiligen Versorgungsleitung angeordnet. Dieser Bypass kann dabei parallel zu einer, in der Versorgungsleitung vorgesehenen Drosselstelle platziert sein, über welche eine Versorgung des jeweiligen Verbrauchers bei fehlendem Eingriff des Steuersystems eingestellt ist. Wird dieser Bypass nun über die jeweilige, darin angeordnete Hydraulikeinrichtung zumindest zum Teil freigegeben, so kann der zum jeweiligen Verbraucher geführte Volumenstrom entsprechend vergrößert werden. Hierbei wird also über die Versorgungsleitung im gesperrten Zustand des Bypasses die Zuführung eines Mindestvolumenstromes dargestellt, wobei die Versorgung dann durch ein zumindest teilweises Öffnen des Bypasses entsprechend gesteigert werden kann.
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Ein, in einem derartigen Bypass vorgesehenes Hydraulikelement ist dabei insbesondere als Wegeventil mit diskreten Schaltstellungen, bevorzugt als 2/2-Wegeventil, ausgeführt, über welches in einer ersten Schaltstellung der jeweilige Bypass vollständig verschlossen und in einer zweiten Schaltstellung vollständig freigegeben ist. Ebenso kann jedoch auch hier ein Proportionalwegeventil vorgesehen sein, das zwischen diesen diskreten Schaltstellungen auch Zwischenstellungen einnehmen kann, so dass ein gedrosseltes Fließen von Hydraulikflüssigkeit über den jeweiligen Bypass ermöglicht wird. Schließlich ist auch die Verwendung anderweitiger, einstellbarer Drosselstellen im Bereich des jeweiligen Bypasses prinzipiell denkbar.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfassen die Verbraucher Komponenten einer Hinterachse und eines Kraftfahrzeuggetriebes. Bei dem Kraftfahrzeuggetriebe kann es sich im Sinne der Erfindung um ein Lastschaltgetriebe oder auch ein stufenloses Getriebe handeln, wobei über die zugeführte Hydraulikflüssigkeit eine Schmierung und Kühlung von Getriebelementen und/oder eine Steuerung des Getriebes vorgenommen wird Die Hinterachse umfasst insbesondere weitere hydraulische Komponenten, wie eine Zapfwellenkupplung, einen Kegeltrieb und Lagerstellen eines Achsdifferentials, eine als nasslaufende Lamellenbremse ausgeführte Bremse der Achse, etc.. Durch das erfindungsgemäße Hydrauliksystem kann dabei eine bedarfsgerechte Aufteilung des, durch die Verdrängerpumpe zur Verfügung gestellten Fördervolumens auf das Kraftfahrzeuggetriebe und die Hinterachse vorgenommen werden.
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Erfindungsgemäß wird dabei eine Regelung über das Steuersystem in Abhängigkeit von Fahrparametern des Nutzfahrzeuges vorgenommen. So ist es zum Beispiel denkbar, bei Fahrzuständen, bei welchen eine höhere Belastung eines der Verbraucher vorhersehbar ist, diesem Verbraucher durch entsprechende Ansteuerung der Hydraulikeinrichtungen einen höheren Volumenstrom zur Verfügung zu stellen. So kann beispielsweise bei Feldbestellung mittels eines Ackerschleppers bei hohen Lasten vorzüglich einem, als Lastschaltgetriebe oder Stufenlosgetriebe ausgeführten Kraftfahrzeuggetriebe ein höherer Volumenstrom zur Verfügung gestellt werden, um auch bei häufig durchzuführenden Schalttätigkeiten in dem Kraftfahrzeuggetriebe stets eine ausreichende Versorgung mit Hydraulikflüssigkeit zu gewährleisten. Hierbei kann sich zur Erkennung eines derartigen Fahrzustandes Fahrparametern, wie beispielsweise dem Motorkennfeld und/oder der Getriebeübersetzung bedient werden. So kann bei Wahl einer bestimmten Bereichsstufe einer Bereichsgruppe in einem Lastschaltgetriebe oder bei Darstellung eines bestimmten Fahrbereichs über ein Stufenlosgetriebe, sowie bei entsprechender Last der Antriebsmaschine auf eine Feldbestellung über den Ackerschlepper rückgeschlossen werden. In diesem Fall kann auch ein, einer Hinterachse zugeführter Volumenstrom reduziert werden, da beispielsweise Bremstätigkeiten über eine Lamellenbremse der Hinterachse eher im geringen Maße und mit geringerer Intensität auftreten werden.
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Als weitere Steuerungsmöglichkeit in Abhängigkeit von Fahrparametern kommt auch die Erhöhung einer Versorgung der Hinterachse beim Schubbetrieb in einem hohen Gang des Getriebes in Betracht, sobald eine bestimmte Fahrgeschwindigkeit überschritten wurde. In einem derartigen Fall wird die Hinterachse und damit auch eine dort vorgesehene Lamellenbremse mit einem größeren Volumenstrom an Hydraulikflüssigkeit versorgt, um für einen Abbremsvorgang bereits im Vorfeld eine ausreichende Kühlung der Lamellenbremse sicherzustellen. Dieser Fahrzustand kann dabei über das Motorkennfeld und die Getriebeübersetzung ermittelt werden.
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Alternativ oder auch ergänzend zu den vorgenannten Varianten wird eine Regelung über das Steuersystem in Abhängigkeit einer Belastung der Verbraucher vorgenommen. So kann dem Verbraucher ein höherer Volumenstrom zur Verfügung gestellt werden, bei welchem aktuell eine höhere Belastung detektiert wird. Hierdurch reagiert das Hydrauliksystem auf Belastungszustände und verhindert aktiv, dass der jeweils hoch belastete Verbraucher mit einer zu geringen Menge an Hydraulikflüssigkeit versorgt wird.
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Erfindungsgemäß kann eine derartige Regelung beispielsweise bei Erfassen einer Differenzdrehzahl an einer Kupplung des Kraftfahrzeuggetriebes vorgenommen werden, mit der Folge, dass dem Kraftfahrzeuggetriebe durch das Hydrauliksystem ein größerer Volumenstrom zur Verfügung gestellt wird. Als Signale zur Erfassung dieser Belastungen können hierbei Signale von Drehzahlsensoren der Antriebsmaschine und des Kraftfahrzeuggetriebes verwendet werden. Durch weitere Signale, wie dem Kupplungsstatus, die Stellung eines Fahrtrichtungswählhebels und der Geschwindigkeit, kann zudem darauf geschlossen werden, ob es sich um einen Anfahrvorgang des Nutzfahrzeuges, lediglich eine Betätigung der Kupplung, oder einen Shuttlevorgang, d.h. einen Reversierbetrieb des Nutzfahrzeugs, handelt.
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In einer weiteren Variante erfolgt eine höhere Versorgung einer Hinterachse mit Hydraulikflüssigkeit, wenn eine nasslaufende Lamellenbremse der Hinterachse betätigt wird. Um die hierbei an der Lamellenbremse anfallende Energie auch nach dem Bremsvorgang abführen zu können, wird auch während einer vorgebbaren Nachkühlzeit der höhere Volumenstrom an Hydraulikflüssigkeit zur Verfügung gestellt, bevor dann wieder auf eine normale Verteilung auf die Verbraucher zurückgegangen wird. Als mögliches, verwendbares Signal zur Erfassung einer Betätigung der Bremse kommt dabei der Bremslichtschalter des jeweiligen Nutzfahrzeuges in Betracht.
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Weitere denkbare Vorgänge, bei welchen eine Regelung in Abhängigkeit einer Belastung der Verbraucher vorzunehmen wäre, sind das Anfahren einer Zapfwelle oder auch ein Stationärbetrieb der Zapfwelle eines Ackerschleppers, bei welchem dann auch wiederum eine Hinterachse mit einem höheren Volumenstrom zu versorgen ist. In beiden Fällen kann dabei als Signal zur Detektion dieser Belastung das den Status der Zapfwelle aufzeigende Signal herangezogen werden. Auf einen Stationärbetrieb der Zapfwelle kann zudem durch den betätigten Zustand einer Handbremse und einen, im Kraftfahrzeuggetriebe gewählten Neutralgang geschlossen werden.
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Besonders bevorzugt wird das Fördervolumen der Verdrängerpumpe im Normalbetrieb mit einem vorgegebenen Verhältnis auf die Verbraucher verteilt, wobei diese Verteilung erst durch eine Regelung über das Steuersystem verändert wird. Folglich wird also der durch die Verdrängerpumpe zur Verfügung gestellte Volumenstrom im Normalbetrieb entsprechend einer Gestaltung der Zulaufleitungen, mit darin eventuell vorgesehenen Drosselstellen, auf die einzelnen Verbraucher aufgeteilt. Tritt nun ein höherer Bedarf an einem Verbraucher auf, beispielsweise aufgrund einer der vorgenannten Möglichkeiten, so verändert das Steuersystem gezielt die Aufteilung, um auf diese jeweiligen Umstände reagieren zu können. Es wird also nicht permanent über das Steuersystem geregelt, sondern nur im jeweiligen Bedarfsfall eingegriffen.
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Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale der nebengeordneten Ansprüche oder der abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, welche sich aus den Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform oder unmittelbar aus der Zeichnung ergeben, miteinander zu kombinieren. Außerdem soll die Bezugnahme der Patentansprüche auf die Zeichnung durch Verwendung von Bezugszeichen den Schutzumfang der Patentansprüche nicht beschränken.
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Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die Bezug auf die in der Zeichnung dargestellte Figur nimmt.
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Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung eines Hydrauliksystems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wobei es sich bei diesem Hydrauliksystem um ein Hydrauliksystem eines Ackerschleppers handelt. In dem Hydrauliksystem ist eine Verdrängerpumpe 1 vorgesehen, die als Konstantpumpe ausgeführt mit einem konstanten Fördervolumen in eine Hauptversorgungsleitung 2 fördert. Die Verdrängerpumpe 1 wird dabei über eine Antriebsmaschine des Ackerschleppers, u.U. mit einer Zwischenübersetzung, angetrieben, so dass der jeweils in die Hauptversorgungsleitung 2 geförderte Volumenstrom von einer Drehzahl der Antriebsmaschine des Ackerschleppers abhängig ist.
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Die Hauptversorgungsleitung 2 zweigt an ihrem Ende in zwei Versorgungsleitungen 3 und 4 auf, welche jeweils einem Verbraucher 5 bzw. 6 zugeordnet sind. Dabei handelt es sich bei dem Verbraucher 5 um eine Hinterachse 7 des Ackerschleppers, während der Verbraucher 6 durch ein Kraftfahrzeuggetriebe 8, beispielsweise ein Lastschaltgetriebe oder Stufenlosgetriebe, des Ackerschleppers gebildet ist. Dadurch, dass die beiden Versorgungsleitungen 3 und 4 beide von der Hauptversorgungsleitung 2 abzweigen, sind die beiden Verbraucher 5 und 6 in Form der Hinterachse 7 und des Kraftfahrzeuggetriebes 8 parallel zueinander in dem Hydrauliksystem eingebunden.
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Wie zudem aus der einzigen Figur ersichtlich ist, fasst die Hinterachse 7 parallel geschaltete Komponenten 9, 10, 11 und 12 zusammen. Hierbei handelt es sich bei der Komponente 9 um die Kupplung einer Zapfwelle des Ackerschleppers, bei der Komponente 10 um den Kegeltrieb eines Achsdifferenzials der Hinterachse 7, bei der Komponente 11 um ein Differentiallager dieses Achsdifferenzials und bei der Komponente 12 um eine, als nasslaufende Lamellenbremse ausgeführte Bremse der Hinterachse 7. Die einzelnen Komponenten 9 bis 12 werden dementsprechend gemeinsam über die Versorgungsleitung 3 mit Hydraulikflüssigkeit zur Schmierung und/oder Kühlung versorgt. Ebenfalls parallel zu den Komponenten 9 bis 12 der Hinterachse 7 ist ein Druckbegrenzungsventil 13 vorgesehen, welches ab Erreichen eines definierten Drucks in der Versorgungsleitung 3 eine Verbindung der Versorgungsleitung 3 zu einem Tank 14 herstellt. Mittels des Druckbegrenzungsventils 13 wird dabei insbesondere in einer Kaltstartphase des Ackerschleppers ein zu hoher Druck in der Versorgungsleitung 3 und damit auch im gesamten Hydrauliksystem des Ackerschleppers verhindert.
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Ferner ist aus der einzigen Figur ersichtlich, dass sowohl in der Versorgungsleitung 3 der Hinterachse 7 als auch der Versorgungsleitung 4 des Kraftfahrzeuggetriebes 8 je eine Drosselstelle 15 bzw. 16 vorgesehen ist. Über die Drosselstellen 15 und 16 wird ein jeweiliger Durchflussquerschnitt der Versorgungsleitung 3 bzw. 4 und damit eine starre Verteilung von Hydraulikflüssigkeit auf die Hinterachse 7 und das Kraftfahrzeuggetriebe 8 definiert. Allerdings würde diese starre Verteilung auf die beiden Verbraucher 5 und 6 bei bestimmten Belastungszuständen der beiden Verbraucher 5 und 6 und bestimmten Fahrzuständen des Ackerschleppers dazu führen, dass einer der Verbraucher 5 bzw. 6 überversorgt wird, während dem jeweils anderen Verbraucher 6 bzw. 5 nur eine grenzwertige Menge an Hydraulikflüssigkeit zugeführt wird. Im Extremfall könne dies an einzelnen Schmierstellen der beiden Verbraucher 5 und 6 zu einer Unterversorgung und damit zu einem Ausfall oder hohem Verschleiß führen. Derartige Probleme können insbesondere bei niedrigen Drehzahlen der Antriebsmaschine des Ackerschleppers auftreten, da in diesem Fall auch die Verdrängerpumpe 1 mit einer geringeren Drehzahl betrieben wird und dementsprechend eine geringere Menge an Hydraulikflüssigkeit fördert.
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Zur Umgehung des vorgenannten Problems und zur bedarfsgerechten Versorgung der beiden Verbraucher 5 und 6 auch bei deren unterschiedlichen Belastungszuständen und unterschiedlichen Fahrzuständen des Ackerschleppers, verfügen beide Versorgungsleitungen 3 und 4 jeweils über je einen Bypass 17 bzw. 18. In diesen Bypässen 17 und 18 ist nun jeweils eine Hydraulikeinrichtung in Form eines 2/2-Wegeventils 19 bzw. 20 angeordnet, wobei das jeweilige Wegeventil 19 bzw. 20 hierbei zwei diskrete Schaltstellungen einnehmen kann. In einer ersten, in der einzigen Figur jeweils gezeigten Schaltstellung, wird der jeweilige Bypass 17 bzw. 18 verschlossen, so dass Hydraulikflüssigkeit lediglich über die jeweilige Drosselstelle 15 bzw. 16 der zugehörigen Versorgungsleitung 3 bzw. 4 strömen kann. In einer zweiten Schaltstellung des jeweiligen Wegeventils 19 bzw. 20 wird der je zugehörige Bypass 17 bzw. 18 jedoch freigegeben, mit der Folge, dass Hydraulikflüssigkeit nunmehr auch parallel zu der jeweiligen Drosselstelle 15 bzw. 16 über den jeweiligen Bypass 17 bzw. 18 und eine hierin vorgesehene Drosselstelle 21 bzw. 22 zu dem jeweiligen Verbraucher 5 bzw. 6 gelangen kann. Dementsprechend vergrößert sich der über die jeweilige Versorgungsleitung 3 bzw. 4 strömende Volumenstrom.
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Die Wegeventile 19 und 20 sind jeweils über ein je zugehöriges Federelement in die erste Schaltstellung vorgespannt und können durch Stromversorgung jeweils eines zugeordneten Elektromagneten gezielt in die zweite Schaltstellung bewegt werden. Diese Stromversorgung wird dabei über ein gemeinsames Steuersystem 23 geregelt, das einzeln auf die beiden Wegeventile 19 und 20 zugreifen und damit gezielt den über die jeweilige Versorgungsleitung 3 bzw. 4 strömenden Volumenstrom verändern kann. Bei dem Steuersystem 23 handelt es sich um eine Steuereinheit, welche mit mehreren anderen Steuereinheiten, wie der Getriebesteuerung, der Motorsteuerung, etc. im Datenaustausch steht. Hierüber wird das Steuersystem 23 dann zum einen mit Fahrparametern des Ackerschleppers versorgt, während es zum anderen über Belastungszustände der beiden Verbraucher 5 und 6 informiert wird.
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In bestimmten Fahrzuständen des Ackerschleppers und bei gewissen Belastungszuständen der beiden Verbraucher 5 und 6 greift das Steuersystem 23 dann auf die beiden Wegeventile 19 und 20 zu, so dass eine normale Verteilung des, über die Verdrängerpumpe 1 zur Verfügung gestellten Volumenstroms auf die beiden Versorgungsleitungen 3 und 4 abgeändert wird. Diese gezielte Veränderung der Verteilung der Hydraulikflüssigkeit wird dabei durch das Steuersystem 23 aber nur bei Vorliegen bestimmter Bedingungen vorgenommen, während ansonsten eine Normalverteilung der Hydraulikflüssigkeit entsprechend des über die Drosselstellen 15 und 16 jeweils definierten Durchflussquerschnitts der Versorgungsleitungen 3 und 4 gegeben ist. Im Folgenden sollen nun beispielhaft Fahrzustände des Ackerschleppers und Belastungszustände der beiden Verbraucher 5 und 6 beschrieben werden, bei welchen über das Steuersystem 23 eine Verteilung auf die beiden Versorgungsleitungen 3 und 4 verändert wird.
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Befindet sich der Ackerschlepper mit einem angehängten Arbeitsgerät unter hoher Last im Arbeitseinsatz und wird dementsprechend bei einem Lastschaltgetriebe in einer entsprechenden Bereichsstufe einer Bereichsgruppe gefahren bzw. bei einem Stufenlosgetriebe ein entsprechender Fahrbereich dargestellt, so wird durch das Steuersystem 23 gezielt der Bypass 18 über das Wegeventil 20 geöffnet, um einen höheren Volumenstrom zum Kraftfahrzeuggetriebe 8 darzustellen und hierüber schon im Vorfeld auf Schaltungen in Kraftfahrzeuggetriebe 8 reagieren zu können. Da insbesondere bei extremer Langsamfahrt auf dem Feld im Bereich der Hinterachse 7 Komponenten, wie die nasslaufende Lamellenbremse 12, nicht oder nur in geringem Maße betätigt werden, stellt eine größere, zum Kraftfahrzeuggetriebe 8 geführte Hydraulikflüssigkeitsmenge hierbei kein Problem dar. Um einen derartigen Fahrzustand erkennen zu können, greift das Steuersystem 23 auf ein Motorkennfeld der Antriebsmaschine des Ackerschleppers und eine aktuelle Getriebeübersetzung im Kraftfahrzeuggetriebe 8 zu.
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Ebenso wird bei Auftreten einer Differenzdrehzahl an einer Kupplung des Kraftfahrzeuggetriebes 8 eine höhere Versorgung des Kraftfahrzeuggetriebes 8 durch das Steuersystem 23 eingeleitet, um ein ausreichendes Kühlen der Kupplung des Kraftfahrzeuggetriebes zu gewährleisten. So ist das Steuersystem 23 in der Lage, einen Anfahrvorgang oder auch ein Shuttlevorgang, d.h. ein Wechsel der Fahrtrichtung des Ackerschleppers, zu erkennen, indem das Steuersystem 23 zur Detektion dieser Fahrtzustände auf einen Kupplungsstatus, die Stellung eines Fahrtrichtungswählhebels und die Geschwindigkeit des Ackerschleppers zugreift.
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Zur Hinterachse 7 wird ein höherer Volumenstrom geleitet werden, wenn die nasslaufende Lamellenbremse 12 betätigt wird, um die hierbei an der Lamellenbremse 12 anfallende Bremsenergie in Form von Wärme während und auch nach dem Bremsvorgang abzuführen. Durch das Steuersystem 23 wird hierzu mittels des Wegeventils 19 gezielt der Bypass 17 geöffnet und damit die, über die Versorgungsleitung 3 strömende Menge an Hydraulikflüssigkeit vergrößert. Dabei wird auch nach Beendigung des Abbremsvorgangs eine gewisse Nachkühlzeit abgewartet, bevor der Bypass 17 durch Beendigung der Bestromung des Stellmagneten des Wegeventils 19 wieder geschlossen und damit die Normalverteilung zwischen den Versorgungsleitungen 3 und 4 wiederhergestellt wird. Zur Detektion eines Abbremsvorgangs steht das Steuersystem 23 dabei mit einem Bremslichtschalter des Ackerschleppers in Verbindung.
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Des Weiteren wird ein Volumenstrom zur Hinterachse 7 durch das Steuersystem 23 über die Versorgungsleitung 3 vergrößert, wenn sich der Ackerschlepper im Schubbetrieb in einem hohen Gang des Kraftfahrzeuggetriebes 8 und mit einer gewissen Geschwindigkeit befindet, wobei das Steuersystem 23 diesen Fahrzustand über ein Motorkennfeld der Motorsteuerung und eine aktuelle Getriebeübersetzung im Kraftfahrzeuggetriebe 8 erkennen kann.
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Ebenso wird auch bei Anfahren der Zapfwelle, sowie beim Stationärbetrieb der Zapfwelle die zur Hinterachse 7 geförderte Hydraulikflüssigkeitsmenge erhöht, wobei dies in beiden Fällen über einen Status der Zapfwelle erfassbar und beim Stationärbetrieb durch eine zusätzlich betätigte Handbremse und einen Neutralgang im Kraftfahrzeuggetriebe 8 erkennbar ist. Zudem kann in beiden Fällen auch eine gewisse Nachkühlzeit im Bereich der Zapfwellenkupplung 9 vorgesehen sein.
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Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Hydrauliksystems eines landwirtschaftlichen oder kommunalen Nutzfahrzeuges und einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines derartigen Hydrauliksystems ist es möglich, gezielt eine bedarfsgerechte Verteilung eines, durch eine Verdrängerpumpe 1 zur Verfügung gestellten Volumenstroms auf unterschiedliche Verbraucher 5 und 6 in Abhängigkeit von Fahrparametern dieses Nutzfahrzeugs und/oder Belastungszuständen der Verbraucher 5 und 6 zu steuern. Dementsprechend kann bei diesen Fahrsituationen und Belastungszuständen verhindert werden, dass einer der Verbraucher 5 bzw. 6 überversorgt ist, wohingegen einer oder mehrere andere Verbraucher 6 bzw. 5 nur grenzwertig mit Hydraulikflüssigkeit versorgt werden. Aufgrund dieser bedarfsgerechten Verteilung des Volumenstroms der Verdrängerpumpe 1 kann diese auch kleinbauend ausgeführt werden, da durch die veränderliche Verteilung auf die Verbraucher in bestimmten Fahr- und Belastungszuständen auch bei einem geringeren Fördervolumen der Verdrängerpumpe 1 stets eine ausreichende Versorgung darstellbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verdrängerpumpe
- 2
- Hauptversorgungsleitung
- 3
- Versorgungsleitung
- 4
- Versorgungsleitung
- 5
- Verbraucher
- 6
- Verbraucher
- 7
- Hinterachse
- 8
- Kraftfahrzeuggetriebe
- 9
- Komponente
- 10
- Komponente
- 11
- Komponente
- 12
- Komponente
- 13
- Druckbegrenzungsventil
- 14
- Tank
- 15
- Drosselstelle
- 16
- Drosselstelle
- 17
- Bypass
- 18
- Bypass
- 19
- Wegeventil
- 20
- Wegeventil
- 21
- Drosselstelle
- 22
- Drosselstelle
- 23
- Steuersystem
