DE102012018615A1

DE102012018615A1 - Kettenlaufwerk für eine Baumaschine, Baumaschine mit einem Kettenlaufwerk und Verfahren zum Spannen einer Kette eines Kettenlaufwerks

Info

Publication number: DE102012018615A1
Application number: DE201210018615
Authority: DE
Inventors: Jens-Martin ZEHBE
Original assignee: Bomag GmbH and Co OHG
Current assignee: Bomag GmbH and Co OHG
Priority date: 2012-09-20
Filing date: 2012-09-20
Publication date: 2014-03-20

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kettenspanneinrichtung für ein Kettenlaufwerk einer Baumaschine, eine Baumaschine mit wenigstens einem solchen Kettenlaufwerk und ein Verfahren zum Spannen einer Kette eines Kettenlaufwerks. Der wesentliche Aspekt der Erfindung liegt darin, anhand eines im Antriebskreislauf des Kettenlaufwerks ermittelten Druckreferenzwertes den an der Kettenspanneinrichtung anliegenden Arbeitsdruck mit Hilfe einer Übersetzungseinrichtung, beispielsweise eine elektronischen Steuereinheit oder einer hydraulischen Vorsteuerung, zu steuern.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kettenlaufwerk für eine Baumaschine, eine Baumaschine mit einem solchen Kettenlaufwerk sowie ein Verfahren zum Spannen einer Kette eines solchen Kettenlaufwerks.
Fahrwerksbestandteil vieler Baumaschinen ist häufig ein sogenanntes Kettenlaufwerk. Ein gattungsgemäßes Kettenlaufwerk umfasst angetriebenes Antriebsrad und ein dem Antriebsrad gegenüberliegend angeordnetes Leitrad. Üblicherweise handelt es sich bei dem Antrieb um einen Hydraulikmotor, der an einen Antriebshydraulikkreislauf mit einer Pumpe angeschlossen ist. Ferner ist eine das Antriebs- und das Leitrad umlaufende Kette vorhanden mit einem oberen und einem unterem Trumm, beispielsweise aus Metall bzw. metallischen Kettengliedern, die zusätzlich mit geeigneten Bodenplatten bestückt sein können. Häufig sind ferner Laufrollen zwischen dem Antriebsrad und dem Leitrad vorhanden, die den Maschinenrahmen tragen und die auf der Kette abrollen. Ergänzend können ferner Stützrollen oberhalb der Laufrollen vorhanden sein, die den oberen Trumm zusätzlich führen. Insbesondere im Baumaschinenbereich ist es ferner bekannt, dass das Kettenlaufwerk eine sogenannte Kettenspanneinrichtung umfasst, über die die Spannung der Kette zwischen dem Antriebsrad und dem Leitrad eingestellt und variiert werden kann. Ein solche Kettenspanneinrichtung umfasst beispielsweise einen Hydraulikspannzylinder, der zwischen einem Fahrwerksrahmen des Kettenlaufwerks und dem Leitrad angeordnet ist und durch dessen Verstellung der Abstand zwischen dem Antriebsrad und dem Leitrad zur Regulation der Spannung der Kette einstellbar ist. Das Leitrad ist mit anderen Worten über den Hydraulikspannzylinder in seinem Abstand zum Antriebsrad verstellbar. Werden das Leitrad und das Antriebsrad weiter auseinandergestellt, steigt die Kettenspannung und umgekehrt.
Nur solange die Kette ausreichend zwischen dem Leitrad und dem Antriebsrad gespannt ist, ist gewährleistet, dass die Kette im Fahrbetrieb nicht abspringt. Dies betrifft insbesondere den Fall der Rückwärtsfahrt, da dann die Zuglast am nicht angetriebenen Leitrad wesentlich höher ist als bei Vorwärtsfahrt.
Aus der DE 10 2009 013 708 A1 ist es bekannt, die Kettenspanneinrichtung eines Kettenlaufwerks mit einer Sperreinrichtung zu koppeln, die den Hydraulikzylinder der Kettenspanneinrichtung beim Erreichen der vorgegebenen Kettenspannung in dieser Position arretiert. Diese Arretierung muss vor jedem Kettenspannvorgang gelöst werden und, bei erneutem Erreichen der vorgegebenen Kettenspannung, wieder festgestellt werden. Diese Ausführungsform ist vergleichsweise aufwändig.
Die Aufgabe der Erfindung liegt nun darin, eine Möglichkeit anzugeben, die zuverlässig und bequem sicherstellt, dass eine ausreichende Kettenspannung durch die Kettenspanneinrichtung, insbesondere im Fahrbetrieb der Baumaschine, erreicht wird.
Die Lösung der Aufgabe gelingt mit einem Kettenlaufwerk für eine Baumaschine, mit einer Baumaschine mit einem solchen Kettenlaufwerk und einem Verfahren zur Steuerung der Kettenspannung eines Kettenlaufwerks gemäß einem der unabhängigen Ansprüche. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Der wesentliche Grundgedanke der Erfindung liegt in der Erkenntnis, dass hohe Kettenspannkräfte durch die Kettenspanneinrichtung insbesondere in solchen Fällen erforderlich sind, wenn auch im Antriebshydraulikkreislauf situationsbedingt vergleichsweise hohe Drücke vorliegen, insbesondere auf der Hochdruckseite des Antriebshydraulikkreislaufes von der Pumpe in Förderrichtung zum Hydraulikmotor. Die Erfindung schlägt daher vor, die im Antriebshydraulikkreislauf jeweils herrschenden Druckverhältnisse als Referenzwert für den an einer Kettenspanneinrichtung lastenden Arbeitsdruck heranzuziehen. Dazu ist erfindungsgemäß eine Übersetzungseinrichtung vorgesehen, die den am Hydraulikzylinder der Kettenspanneinrichtung anliegenden Arbeitsdruck im Verhältnis zu einem von einer Drucküberwachungseinrichtung ermittelten Druckreferenzwert im Antriebshydraulikkreislauf des Hydraulikmotors steuert. Die Übersetzungseinrichtung ist somit in der Weise ausgebildet, dass sie anhand des im Antriebshydraulikkreislauf ermittelten Druckniveaus die von der Kettenspanneinrichtung ausgeübte Spannkraft durch eine Regulation des an der Kettenspanneinrichtung anliegenden Arbeitsdruckes steuert. Steigt der Druck im Antriebshydraulikkreislauf und damit der Druckreferenzwert, regelt die Übersetzungseinrichtung den am Hydraulikzylinder der Kettenspanneinrichtung anliegenden Arbeitsdruck nach oben, sodass die Spannung der Kette steigt. Sinkt dagegen der Druckreferenzwert im Antriebshydraulikkreislauf, beispielsweise bei Verlangsamung der Fahrt, regelt die Übersetzungseinrichtung die durch die Kettenspanneinrichtung erzeugte Spannkraft nach unten. Ein wesentliches Element der erfindungsgemäßen Kettenspanneinrichtung ist somit ein Hydraulikspannzylinder, über den die Position des Leitrads in Relation zum am Fahrwerksrahmen des Kettenlaufwerks fest angeordneten Antriebsrad verstellbar ist. Die Kettenspanneinrichtung weist hierzu eine geeignete Druckquelle, die beispielsweise eine Pumpe, ein vorhandener Hydraulikkreislauf etc. ist, und einen Auslass auf, beispielsweise einen Tankauslass, um die Spannstellung des Hydraulikspannzylinders verändern zu können. Die Übersetzungseinrichtung zeichnet sich somit durch ihre funktionale Eigenschaft aus, einen von der Drucküberwachungseinrichtung ermittelten und an die Übersetzungseinrichtung weitergeleiteten Druckreferenzwert in einen Soll-Arbeitswert der Kettenspanneinrichtung umzusetzen. Dabei erfolgt die Umsetzung innerhalb eines bestimmten Verhältnisses, sodass die Übersetzungseinrichtung im Ergebnis eine Art hydraulische Übersetzung zwischen dem ermittelten Druckniveau im Antriebshydraulikkreislauf und dem anliegenden Arbeitsdruck an der Spanneinrichtung, insbesondere einem Hydraulikzylinder, der Kettenspanneinrichtung bewirkt. Dabei erfolgt die Anpassung des Arbeitsdrucks der Kettenspanneinrichtung optimalerweise kontinuierlich, insbesondere in Echtzeit, und beispielsweise gerade nicht in langfristigen Intervallen, wie Tages- oder Wartungsintervallen. Auf diese Weise wird eine besonders exakte und letztendlich auch materialschonende Steuerung und Aufrechterhaltung der für den jeweiligen Einsatzfall erforderlichen Kettenspannung der Kettenspanneinrichtung erreicht.
Die wesentliche Funktion der Drucküberwachungseinrichtung ist die Messung des im Antriebshydraulikkreislauf vorliegenden Drucks als Druckreferenzwert für die Übersetzungseinrichtung. Bevorzugt weist die Drucküberwachungseinrichtung dazu eine erste Druckmessstelle im Antriebshydraulikkreislauf auf der Zuflussseite von der Pumpe zum Hydraulikmotor bei Rückwärtsfahrt des Kettenlaufwerks auf. Die Hochdruckseite im Antriebshydraulikkreislauf wechselt in Abhängigkeit von der Pumprichtung des Hydraulikfluids im Antriebshydraulikkreislauf. Auf der Seite, auf der das Hydraulikfluid von der Pumpe zum Hydraulikmotor gefördert wird, ist dabei jeweils die Hochdruckseite. Da aus den vorstehend genannten Gründen das Abspringen der Kette insbesondere bei Rückwärtsfahrt des Kettenlaufwerks auftritt, ist die Drucküberwachungseinrichtung vorzugsweise zur Überwachung des Drucks auf der Hochdruckseite zwischen der Pumpe und dem Hydraulikmotor bei Rückwärtsfahrt des Kettenlaufwerks ausgebildet. Dies ist mit anderen Worten diejenige Seite bzw. derjenige Bereich des Antriebshydraulikkreislaufs, in dem das zirkulierenden Hydraulikfluid während der Rückwärtsfahrt von der Pumpe zum Hydraulikmotor gefördert wird.
Ideal ist es selbstverständlich, wenn die Drucküberwachungseinrichtung in der Weise ausgebildet ist, dass sie sowohl bei Vorwärtsfahrt als auch bei Rückwärtsfahrt den vorherrschenden Druck auf der jeweiligen Hochdruckseite im Antriebshydraulikkreislauf zwischen der Pumpe und dem Hydraulikmotor ermitteln kann. Hierzu kann beispielsweise ergänzend zur vorhergehenden Ausführungsform eine weitere Druckmessstelle der Drucküberwachungseinrichtung vorhanden sein, die den Druck auf der Zuflussseite von der Pumpe zum Hydraulikmotor bei Vorwärtsfahrt des Kettenlaufwerks ermittelt. Grundsätzlich kann diese zweite Druckmessstelle der Drucküberwachungseinrichtung autark von der ersten Druckmessstelle ausgebildet und eingerichtet sein. Bevorzugt ist es jedoch, wenn die erste und die zweite Druckmessstelle von einem Wechselventil getrennt in einen gemeinsamen Leitungsteil münden. Über das Wechselventil wird automatisch die von der jeweils vorherrschenden Hochdruckseite relevante Druckmessstelle freigegeben und die auf der Niederdruckseite liegende Druckmessstelle vom Wechselventil gesperrt. Diese Ausführungsform besticht durch ihre hohe Effizienz und ihren gleichzeitig vergleichsweise einfachen und zuverlässig arbeitenden Aufbau.
Es kann ferner ein Richtungssensor, beispielsweise ein Drehsensor vorhanden sein, mit dem die aktuelle Fahrrichtung des Kettenlaufwerks ermittelbar ist. Dazu kann der Drehsensor beispielsweise an der Abtriebswelle des Hydraulikmotors oder an der Antriebspumpe angeordnet sein. Mit Hilfe des Fahrrichtungssensors kann über ein geeignete Steuereinheit somit entschieden werden, welches Drucksignal von welcher Druckmessstelle es Referenzwert heranzuziehen ist.
Je nach Ausführungsform ist die Drucküberwachungseinrichtung beispielsweise ein Drucksensor, der einen ermittelten Druckwert in ein elektrisches Signal umsetzt. Die Drucküberwachungseinrichtung kann beispielsweise einen einzelnen Drucksensor umfassen, der über eine oder mehrere Abzweigungen mit dem Antriebshydraulikkreislauf fluidisch verbunden ist. Hierzu kann beispielsweise auch die vorstehende Anordnung mit Wechselventil verwendet werden, sodass automatisch jeweils die Hochdruckseite fluidisch mit dem Drucksensor in Verbindung steht.
Stellt die Drucküberwachungseinrichtung mittels eines Drucksensors ein aus dem ermittelten Druckwert abgeleitetes elektrisches Signal zur Verfügung, ist die Übersetzungseinrichtung idealerweise eine elektronische Steuereinheit, die in Abhängigkeit des elektrischen Signals des Drucksensors, insbesondere über ein Druckregelventil, den Arbeitsdruck der Kettenspanneinrichtung steuert. Wesentliches Merkmal dieser Ausführungsform ist somit die Zwischenschaltung der Übersetzungseinrichtung in Form einer elektronischen Steuereinheit, über die die von der Drucküberwachungseinrichtung gewonnenen Informationen zur Steuerung der Kettenspanneinrichtung herangezogen werden.
Alternativ zur Ausführungsform mit elektronischer Steuereinheit kann die Drucküberwachungseinrichtung eine direkte hydraulische Verbindungsleitung zu einer in Form einer hydraulischen Vorsteuerung ausgebildeten Übersetzungseinrichtung sein. Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt insbesondere in der rein mechanischen Wirkweise bzw. dem Weglassen der Umwandlung des ermittelten Druckwerts in ein elektrisches Signal und sukzessive in einen Arbeitsdruckwert für die Kettenspanneinrichtung.
Um übergroße Schwankungen der mit der erfindungsgemäßen Übersetzungseinrichtung gesteuerten Arbeitsdrücke der Kettenspanneinrichtung vorzubeugen, ist die Übersetzungseinrichtung vorzugsweise in der Weise ausgebildet, dass sie den Arbeitsdruck der Kettenspanneinrichtung in Abhängigkeit von dem Druckreferenzwert zwischen einem Maximaldruckwert und/oder einem Minimaldruckwert steuert. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass der Arbeitsdruck der Kettenspanneinrichtung, je nach Ausführungsform, nach oben, nach unten oder innerhalb eines festgelegten Bereiches erfolgt. Auf diese Weise ist zudem sichergestellt, dass immer eine Mindestkettenspannung vorliegt und/oder eine maximale Kettenspannung nicht überschritten wird. Diese Ausführungsform zeichnet sich insbesondere durch ihre sicheren Betriebseigenschaften aus.
Üblicherweise wird der Antriebshydraulikkreislauf einer Baumaschine auf einem vergleichbar hohen Druckniveau betrieben, beispielsweise im Bereich 350 bar bis 450 bar. Es hat sich gezeigt, dass derartige Druckniveaus zur Einstellung des am Hydraulikzylinder der Kettenspanneinrichtung anliegenden Arbeitsdrucks viel zu hoch sind. Vorzugsweise ist die Übersetzungseinrichtung daher in der Weise ausgebildet, dass sie den von der Drucküberwachungseinrichtung ermittelten Druckreferenzwert zum Arbeitsdruck der Kettenspannung herabsetzt. Die Übersetzungseinrichtung mindert mit anderen Worten den einzustellenden Arbeitsdruck am Hydraulikzylinder der Kettenspanneinrichtung um ein bestimmtes Verhältnis zum von der Drucküberwachungseinrichtung ermittelten Druckreferenzwert. Dabei hat es sich als ideal erwiesen, wenn das Herabsetzungsverhältnis durch die Übersetzungseinrichtung in einem Bereich zwischen 15:1 bis 5:1 und insbesondere zwischen 13:1 bis 10:1 liegt.
Besonders treten die Vorteile des erfindungsgemäßen Kettenlaufwerks bei einer Ausstattung einer Baumaschine mit einem solchen Kettenlaufwerk auf. Bei den Baumaschinen handelt es sich insbesondere um Bodenfräsmaschinen, speziell vom Typ Straßenfräse, Recycler oder Stabilisierer, oder um Straßenfertiger, wobei wenigstens ein erfindungsgemäßes Kettenlaufwerk vorhanden ist. Darunter fallen somit auch Fahrwerke, in denen wenigstens ein Kettenlaufwerk mit einem Radlaufwerk kombiniert ist. Idealerweise weist die Baumaschine allerdings ausschließlich Kettenlaufwerke vom erfindungsgemäßen Typ auf.
Je nach Anwendungsfall kann dabei die konkrete Ausbildung der Übersetzungseinrichtung variieren. So ist es beispielsweise möglich, dass das wenigstens eine erfindungsgemäße Kettenlaufwerk der Baumaschine einen separaten Antriebskreislauf mit einer ausschließlich diesem Kettenlaufwerk zugeordneten Übersetzungseinrichtung aufweist. Die Übersetzungseinrichtung steuert somit ausschließlich den Arbeitsdruck einer Kettenspanneinrichtung eines Kettenlaufwerks. Sind mehrere Kettenlaufwerke vorhanden, weisen diese vorzugsweise jeweils eine eigene Übersetzungseinrichtung und auch einen eigenen Antriebskreislauf auf. Alternativ ist es jedoch auch möglich, den Arbeitsdruck der Kettenspanneinrichtungen von wenigstens zwei Kettenlaufwerken gemeinsam von einer Übersetzungseinrichtung ausgehend zu steuern. Die Übersetzungseinrichtung steuert bei dieser Ausführungsform somit gleichzeitig mehrere Kettenspanneinrichtung, wodurch der Gesamtaufbau wesentlich vereinfacht werden kann. Bei dieser Ausführungsform weisen somit mehrere Kettenlaufwerke eine gemeinsame Übersetzungseinrichtung und auch eine gemeinsame Drucküberwachungseinrichtung auf.
Weitere Variationsmöglichkeiten ergeben sich beispielsweise durch eine hydraulische Verschaltung beziehungsweise Kopplung wenigstens zweier Kettenspanneinrichtungen untereinander. Auf diese Weise können die bei einem Betrieb eines Kettenlaufwerk auftretenden Druckspitzen, beispielsweise beim Überfahren eines Hindernisses, teilweise durch den Hydraulikzylinder der Kettenspanneinrichtung des wenigstens einen anderen Kettenlaufwerks abgemildert werden. Auch eine gesonderte Druckabsicherung ist möglich.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung liegt schließlich in einem Verfahren zur Steuerung der Kettenspannung eines Kettenlaufwerks, insbesondere eines erfindungsgemäßen Kettenlaufwerks, bei einer Baumaschine, insbesondere einer erfindungsgemäßen Baumaschine. Wesentliche Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens sind das Erfassen eines Referenzdruckwertes im Antriebskreislauf, insbesondere auf der jeweiligen Hochdruckseite, des Hydraulikmotors und ein Übermitteln dieses Referenzdruckwertes an eine Übersetzungseinrichtung, insbesondere vom vorstehend beschriebenen Typ. In Abhängigkeit vom erfassten Referenzdruckwert im Antriebskreislauf erfolgt anschließend das Steuern des Arbeitsdruckes an einem Hydraulikspannzylinder einer Kettenspanneinrichtung durch die Übersetzungseinrichtung. Das Steuern des Arbeitsdruckes an dem Hydraulikspannzylinder erfolgt dabei durch die Übersetzungseinrichtung in der Weise, dass sie den ermittelten Referenzdruck in einem festgelegten Verhältnis zum gewünschten Arbeitsdruck herabsetzt, insbesondere im Bereich der vorstehend bereits genannten Verhältnisse. Erfindungsgemäß ist es somit vorgesehen, dass die Steuerung des Arbeitsdruckes am Hydraulikspannzylinder der Kettenspanneinrichtung in Abhängigkeit von jeweils im Antriebskreislauf, insbesondere auf dessen Hochdruckseite, des Hydraulikkreislaufs herrschenden Druckniveaus durch die Übersetzungseinrichtung erfolgt.
Um ein Mindestmaß an Kettenspannung zu gewährleisten und/oder eine zu starke Kettenspannung zu vermeiden, erfolgt das Steuern des Arbeitsdruckes vorzugsweise in einem durch einen Maximalwert und/oder einen Minimalwert begrenzten Steuerbereich.
In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass das Steuern des jeweiligen Arbeitsdruckes wenigstens zweiter Kettenspanneinrichtungen zweier Kettenlaufwerke und insbesondere aller Kettenspanneinrichtungen aller Kettenlaufwerke gemeinsam durch eine einzige Übersetzungseinrichtung erfolgt. Auf diese Weise kann das erfindungsgemäße Verfahren erheblich vereinfacht werden.
Für den Fall, dass eine besonders exakte Steuerung des Arbeitsdruckes der Kettenspanneinrichtungen einer Baumaschine gewünscht sind, erfolgt das Steuern des Arbeitsdruckes einer Kettenspanneinrichtung jeweils ausschließlich durch eine eigene Übersetzungseinrichtung. Jeder Kettenspanneinrichtung ist somit eine individuelle Übersetzungseinrichtung zugeordnet.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der in den Figuren angegebenen Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen schematisch:
1 eine Seitenansicht auf eine Baumaschine, konkret eine Straßenfräse;
2 eine Seitenansicht auf ein Kettenlaufwerk der Baumaschine aus 1;
3 eine Prinzipskizze zum grundsätzlichen Ablauf der Steuerung des Arbeitsdruckes der Kettensspanneinrichtung in Abhängigkeit von im Antriebskreislauf vorherrschenden Betriebsdruck;
4 ein Hydraulikschaltplan einer ersten Ausführungsform in zwei Varianten mit zwischengeschalteter elektronischer Steuereinheit; und
5 ein Hydraulikschaltplan einer zweiten Ausführungsform in zwei Varianten mit hydraulischer Vorsteuerung.
Gleiche und gleich wirkende Bauteile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen angegeben, wobei nicht alle sich in den Figuren wiederholenden Bauteile in jeder Figur einzeln gekennzeichnet sind.
In 1 ist eine Baumaschine 1, konkret eine Straßenfräse, gezeigt. Wesentliche Elemente der Baumaschine 1 sind ein Maschinenrahmen 2, eine Arbeitseinrichtung 3, Kettenlaufwerke 4, ein Transportband 5, ein Verbrennungsmotor 6 und ein Fahrstand 7. Im Arbeitsbetrieb fräst die Baumaschine 1 mit der Arbeitseinrichtung 3, konkret ein Fräsrotor mit horizontal und quer zur Arbeitsrichtung a verlaufender Rotationsachse, Bodenuntergrund auf. Aufgefrästes Fräsgut wird über das Transportband 5 in Arbeitsrichtung a nach vorn abgeladen. Bei der Baumaschine 1 handelt es sich somit konkret um eine Mittelrotorfräse vom Frontladertyp. Die für den Fahr- und Arbeitsbetrieb erforderliche Energie wird über den Verbrennungsmotor 6 gewonnen, der zum Antrieb wenigstens einer Pumpe eines Antriebshydraulikkreislaufes dient. Die Fahrbewegung der Baumaschine 1 wird durch die Kettenlaufwerke 4 hervorgerufen, die in Arbeitsrichtung paarweise nebeneinander angeordnet sind, sodass die Baumaschine 1 insgesamt zwei vordere und zwei hintere Kettenlaufwerke 4 umfasst.
Weitere Details zum prinzipiellen Aufbau eines solchen Kettenlaufwerks ergeben sich aus 2. Wesentliche Elemente des Kettenlaufwerks 4 sind ein Antriebsrad 8, ein Leitrad 9, Tragrollen 10, eine Kettenspanneinrichtung 11 mit einem Hydraulikzylinder 12, eine das Antriebsrad 8 und das Leitrad 9 umlaufende Kette 13 und ein lediglich strichliert in 2 angedeuteter Tragrahmen 14 des Kettenlaufwerks 4. Das Antriebsrad 4 wird von einem nicht näher bezeichneten Hydraulikmotor angetrieben, der dazu in einen entsprechenden Antriebshydraulikkreislauf integriert ist. Bei Vorwärtsfahrt in Pfeilrichtung a bewegt sich das Antriebsrad 8 beispielsweise in Pfeilrichtung b, wodurch der Obertrumm der Kette 13 in Pfeilrichtung c zum Leitrad 9 hin läuft und der gegenüberliegende Untertrumm entsprechend in die Gegenrichtung. Am Fahrwerksrahmen 14 des Kettenlaufwerks 4 sind das Antriebsrad 8 und beispielsweise auch die Tragrollen 10 gelagert. Das Leitrad 9 ist mitlaufend ausgebildet und dient im Wesentlichen der Umlenkung der Kette 13 zum Antriebsrad 8. Um ein Abrutschen der Kette vom Antriebsrad 8 und vom Leitrad 9 zu verhindern, ist die Kettenspanneinrichtung 11 vorhanden. Mit der Kettenspannvorrichtung 11 kann der Abstand A zwischen dem Antriebsrad 8 und dem Leitrad 9 zur Regulation der Spannung der Kette 13 verändert werden. Der Hydraulikzylinder 12 ist dabei mit seinem Kolben 15 mit dem Fahrwerkrahmen 14 verbunden und der Zylinder 16 ist über eine nicht weiter bezeichnete Lagergabel mit dem Leitrad 9 gekoppelt. Durch eine Längsverstellung des Hydraulikzylinders 12 wird somit die Position des Leitrads 9 gegenüber dem Fahrwerksrahmen 14 beziehungsweise gegenüber dem Antriebsrad 8 verstellt.
Insbesondere bei Rückwärtsfahrt, d. h. bei einer Bewegung des Kettenlaufwerks 4 entgegen der Arbeitsrichtung a, ist das Risiko besonders groß, dass die Kette 13 vom Leitrad 9 und/oder vom Antriebsrad 8 abspringt, da hier die Kettenspannung vom Antriebsrad 8 kommend über den Obertrumm bis um das Leitrad 9 verläuft und sich erst auf der Unterseite der Kette 13 zum Antriebsrad 8 hin abbaut. Insbesondere in solchen Fällen ist es somit besonders wichtig, dass mit der Kettenspanneinrichtung 11 eine ausreichende Spannung der Kette 13 zwischen dem Antriebsrad 8 und dem Leitrad 9 erreicht wird.
3 veranschaulicht zunächst die wesentlichen Grundschritte des der Erfindung zugrundeliegenden Konzepts. Dabei erfolgt die Steuerung der Kettenspannung kontinuierlich anhand des von einer in 3 nicht näher bezeichneten Drucküberwachungseinrichtung vorherrschenden Antriebsdrucks p_A in einem Antriebshydraulikkreislauf 21, der an eine Übersetzungseinrichtung 18 übermittelt wird. Die Übersetzungseinrichtung reduziert den Arbeitsdruck p_A in einem festgelegten Verhältnis zum Arbeitsdruck zur Kettenspannung p_K und steuert die Kettenspanneinrichtung 11 bis zum Erreichen des Arbeitsdrucks p_K. Im konkreten Ausführungsbeispiel erfolgt die Regulation des Arbeitsdrucks p_K innerhalb eines festgelegten Bereichs, der durch einen Minimalwert und einen Maximalwert begrenzt ist.
Die 4 und 5 betreffen nun konkrete Hydraulikschaltpläne, wie eine Umsetzung der Erfindung im Einzelfall ausgestaltet sein kann. Die 4 fasst dabei zwei Varianten zusammen, die jeweils eine elektronische Steuereinheit 19 als Teil der Übersetzungseinrichtung 18 aufweisen. Übereinstimmendes Merkmal der beiden in 5 zusammengefassten Varianten ist dagegen anstatt der elektronischen Steuereinheit 19 eine hydraulische Vorsteuerung 20 als Teil der Übersetzungseinrichtung 18.
Zunächst sollen die Gemeinsamkeiten der Ausführungsbeispiele in den 4 und 5 gemeinsam erläutert werden. In einem Antriebshydraulikkreislauf 21 sind eine steuerbare Pumpe 22 und ein Hydraulikmotor 23 angeordnet. Die Pumpe 22 ist in nicht näher dargestellter Weise vom Verbrennungsmotor 6 der Baumaschine 1 angetrieben und pumpt Hydraulikfluid im Antriebshydraulikkreislauf 21 zum Antrieb des Hydraulikmotors 23. Der Hydraulikmotor 23 treibt das Antriebsrad 8, beispielsweise bei Fahrbewegungen der Baumaschine 1 in Arbeitsrichtung a, an. Bei Vorwärtsfahrt in Richtung a pumpt die Pumpe 22 das Hydraulikfluid in Pfeilrichtung 1 und bei Rückwärtsfahrt in Pfeilrichtung II. Ferner ist die Kettenspanneinrichtung 11 vorhanden, die neben einer Druckquelle 24 den Hydraulikzylinder 12, ein Druckregelventil 25 und eine Druckabsicherung 26 umfasst. Die Unterschiede der beiden Ausführungsformen der 4 und 5 liegen im Wesentlichen in der konkreten Ausbildung der Übersetzungseinrichtung 18, die den von einer nachstehend noch näher beschriebenen Drucküberwachungseinrichtung 27 ermittelte Druckreferenzwert p_A im Antriebshydraulikkreislauf 21 in den an der Kettenspanneinrichtung 11 über das Druckregelventil 25 einzustellenden Arbeitsdruck p_K zur Spannung der Kette 13 steuert.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß der 4 ist hierzu eine als Drucksensor 28 ausgebildete Drucküberwachungseinrichtung 27 vorgesehen. In einer Variante ist der Drucksensor 28 in der Weise ausgebildet, dass er auf der Hochdruckseite zwischen der Pumpe 22 und dem Hydraulikmotor 23 bei Rückwärtsfahrt (von der Pumpe 22 aus in Pfeilrichtung 11) zur Druckerfassung im Antriebshydraulikkreislauf 21 ausgebildet ist. Dies ist in 4 mit der gepunkteten Verbindung zur Druckmessstelle 29 angegeben. Damit ist gewährleistet, dass eine Überwachung und entsprechende Steuerung der Kettenspannung im Verhältnis zum im Antriebshydraulikkreislauf 21 herrschenden Arbeitsdruck p_A zumindest bei Rückwärtsfahrt entgegen der Arbeitsrichtung a der Baumaschine 1 erfolgt, was eine für das Abspringen der Kette 13 besonders sensible Fahrsituation ist. Der vom Drucksensor 28 ermittelte Druckwert wird in ein elektrisches Signal vom Drucksensor 28 umgewandelt und an die elektronischen Steuereinheiten 19 der Übersetzungseinrichtung 18 übermittelt. Die elektronische Steuereinheit 19 ermittelt aus dem vom Drucksensor 28 übermittelten Drucksignal einen Zielwert für den am Hydraulikzylinder 12 der Kettenspanneinrichtung 11 anzulegenden Arbeitsdruck und steuert das Druckregelventil bis zum Erreichen dieses Druckwerts. Dieser Vorgang wird kontinuierlich fortgesetzt, idealerweise zumindest annähernd in Echtzeit, sodass insgesamt eine permanente Anpassung des Arbeitsdrucks der Kettenspanneinrichtung 11 an den im Antriebshydraulikkreislauf 21 herrschenden Arbeitsdruck p_A erfolgt.
In 4 ist ferner eine zweite Variante der Drucküberwachungseinrichtung 27 dargestellt. Alternativ zur einseitigen Drucküberwachung durch den Drucksensor 28 mit der gepunkteten Leitungsverbindung an der Druckmessstelle 29 ist es auch möglich, den Drucksensor 28 in der Weise auszubilden, dass er auf beiden Seiten des Antriebshydraulikkreislaufes 21 zwischen der Pumpe 22 und dem Hydraulikmotor zur Druckerfassung ausgebildet ist. Hierzu sind beim Ausführungsbeispiel gemäß 4 die Druckmessstellen 30 und 31 vorhanden. Damit der Drucksensor 28 jeweils die Druckverhältnisse auf der Hochdruckseite zwischen der Pumpe 22 und dem Hydraulikmotor 23 ermittelt, sind die beiden Druckmessstellen 31 und 30 über ein Wechselventil 32 miteinander verbunden, sodass jeweils die je nach Fahrbetrieb der Baumaschine 1 auf der Hochdruckseite befindliche Druckmessstelle 30 oder 31 ein Drucksignal zum Drucksensor 28 liefert. Das Wechselventil 32 fungiert somit in der Art einer Weiche und stellt jeweils eine fluidische Verbindung zur aktuellen Hochdruckseite im Antriebskreislauf 21 her. Damit steht der elektronischen Steuereinheit 19 der jeweils für die Kettenspanneinrichtung 11 relevante Arbeitsdruck p_A auf der Hochdruckseite im Antriebshydraulikkreislauf 21 als Referenzwert zur Ermittlung des einzustellenden Arbeitsdrucks am Hydraulikzylinder der Kettenspanneinrichtung zur Verfügung. Diese zweite Variante ist in 4 mit den gestrichelten Leitungsverbindungen angegeben.
Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß 4 weist das Ausführungsbeispiel gemäß 5 anstatt eines Drucksensors 28 und einer elektronischen Steuereinheit 19 eine direkt mit dem Antriebshydraulikkreislauf 21 fluidisch verbundene hydraulische Vorsteuerung 20 auf. Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass die im Antriebshydraulikkreislauf 21 herrschenden Druckverhältnisse über die als Drucküberwachungseinrichtung 27 fungierende hydraulische Verbindung 33 zwischen einer der Druckmessstellen 29, 30 oder 31 direkt an die hydraulische Vorsteuerung 20 der Übersetzungseinrichtung 18 übertragen wird und somit beispielsweise keine zwischenzeitliche Umwandlung des Druckwerts in ein elektrisches Signal erforderlich ist. Die hydraulische Vorsteuerung 20 steuert direkt das Druckregelventil 25, sodass sich das Ausführungsbeispiel gemäß 5 insbesondere durch seine rein mechanische Funktionsweise auszeichnet. In Bezug auf alternative Möglichkeiten zum Abgriff des Druckreferenzwertes p_A aus dem Antriebshydraulikkreislauf 21 sind auch beim Ausführungsbeispiel gemäß 5 sowohl die Variante mit nur einer Druckmessstelle 29 (gepunktet) oder alternativ dazu mit zwei Druckmessstellen 30 und 31 (gestrichelt) möglich, wobei diesbezüglich auf die entsprechenden Ausführungen zum Ausführungsbeispiel aus 4 Bezug genommen wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009013708 A1 [0004]

Claims

Kettenlaufwerk (4) für eine Baumaschine (1), umfassend – einen an einen Antriebshydraulikkreislauf (21) mit einer Pumpe (22) angeschlossenen Hydraulikmotor (23) und ein von dem Hydraulikmotor (23) angetriebenes Antriebsrad (8), – ein dem Antriebsrad (8) gegenüberliegend angeordnetes Leitrad (9), – wenigstens eine zwischen dem Antriebsrad (8) und dem Leitrad (9) angeordnete Tragrolle (10), – eine das Antriebsrad (8) und das Leitrad (9) umlaufende Kette (13) und – eine Kettenspanneinrichtung (11) mit einem Hydraulikspannzylinder (12), der zwischen einem Fahrwerksrahmen (14) des Kettenlaufwerks (4) und dem Leitrad (9) angeordnet ist und durch dessen Verstellung der Abstand zwischen dem Antriebsrad (8) und dem Leitrad (9) zur Regulation der Spannung der Kette (13) einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Übersetzungseinrichtung (18) vorhanden ist, die den am Hydraulikzylinder (12) der Kettenspanneinrichtung (11) anliegenden Arbeitsdruck im Verhältnis zu einem von einer Drucküberwachungseinrichtung (27) ermittelten Druckreferenzwert im Antriebshydraulikkreislauf (21) des Hydraulikmotors (23) steuert.
Kettenlaufwerk (4) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drucküberwachungseinrichtung (27) eine erste Druckmessstelle (29, 30, 31) im Antriebshydraulikkreislauf (21) auf der Zuflussseite (Hochdruckseite) von der Pumpe (22) zum Hydraulikmotor (23) bei Rückwärtsfahrt des Kettenlaufwerks (4) aufweist.
Kettenlaufwerk (4) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drucküberwachungseinrichtung (27) eine zweite Druckmessstelle (29, 30, 31) im Antriebshydraulikkreislauf (21) auf der Zuflussseite (Hochdruckseite) von der Pumpe (22) zum Hydraulikmotor (23) bei Vorwärtsfahrt des Kettenlaufwerks (4) aufweist, und dass die erste und die zweite Druckmessstelle (29, 30, 31) über ein Wechselventil miteinander verbunden sind.
Kettenlaufwerk (4) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drucküberwachungseinrichtung (27) ein Drucksensor (28) ist, der einen ermittelten Druckwert in ein elektrisches Signal umsetzt.
Kettenlaufwerk (4) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Übersetzungseinrichtung (18) eine elektronische Steuereinheit (19) ist, die in Abhängigkeit des elektrischen Signals des Drucksensors (28), insbesondere über ein Druckregelventil (25), den Arbeitsdruck der Kettenspanneinrichtung (Pk) steuert.
Kettenlaufwerk (4) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drucküberwachungseinrichtung (27) eine hydraulische Verbindungsleitung zu einer in Form einer hydraulischen Vorsteuerung (20) ausgebildeten Übersetzungseinrichtung (18) ist.
Kettenlaufwerk (4) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übersetzungseinrichtung (18) in der Weise ausgebildet ist, dass sie den Arbeitsdruck der Kettenspanneinrichtung (Pk) in Abhängigkeit von dem Druckreferenzwert zwischen einem Maximaldruckwert und/oder einem Minimaldruckwert steuert.
Kettenlaufwerk (4) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übersetzungseinrichtung (18) in der Weise ausgebildet ist, dass sie den von der Drucküberwachungseinrichtung (27) ermittelten Druckreferenzwert zum Arbeitsdruck der Kettenspanneinrichtung (Pk) herabsetzt, insbesondere in einem Verhältnis in einem Bereich zwischen 15:1 bis 5:1, insbesondere zwischen 13:1 bis 10:1.
Baumaschine (1), insbesondere Bodenfräsmaschine, speziell vom Typ Straßenfräse, Recycler oder Stabilisierer, oder Straßenfertiger, mit wenigstens einem Kettenlaufwerk (4), dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Kettenlaufwerk (4) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist, wobei insbesondere alle vorhandenen Kettenlaufwerke (4) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet sind.
Baumaschine (1) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Kettenlaufwerk (4) einen separaten Antriebskreislauf (21) mit einer ausschließlich diesem Kettenlaufwerk (4) zugeordneten Übersetzungseinrichtung (18) aufweist.
Baumaschine (1) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsdruck der Kettenspanneinrichtungen (Pk) von wenigstens zwei Kettenlaufwerken (4) gemeinsam von einer Übersetzungseinrichtung (18) gesteuert wird.
Verfahren zur Steuerung der Kettenspannung eines Kettenlaufswerks (4) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, insbesondere bei einer Baumaschine (1) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, umfassend die Schritte: a) Erfassen eines Referenzdruckwertes im Antriebskreislauf (Hochdruckseite) des Hydraulikmotors (23) und Übermitteln an eine Übersetzungseinrichtung (18); b) Steuern des Arbeitsdruckes an einem Hydraulikspannzylinder (12) einer Kettenspanneinrichtung (11) durch die Übersetzungseinrichtung (18), wobei zum Erhalt des gewünschten Arbeitsdruckes durch die Übersetzungseinrichtung (18) ein Herabsetzen des Referenzdrucks in einem festgelegten Verhältnis erfolgt.
Verfahren gemäß Anspruch 12, gekennzeichnet durch das Steuern des Arbeitsdruckes in einem durch einen Maximalwert und/oder einen Minimalwert begrenzten Steuerbereich.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 oder 13, gekennzeichnet durch ein gemeinsames Steuern des Arbeitsdruckes wenigstens zweier Kettenspanneinrichtungen (11) zweier Kettenlaufwerke (4) und insbesondere aller Kettenspanneinrichtungen (11) aller Kettenlaufwerke (4) durch die Übersetzungseinrichtung (18).
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 oder 13, gekennzeichnet durch ein ausschließliches Steuern des Arbeitsdruckes einer Kettenspanneinrichtung (11) durch die Übersetzungseinrichtung (18).