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Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem mit einem Hydraulikmotor. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Hydrauliksystems und eine selbstfahrende, lenkbare Arbeitsmaschine, insbesondere Baumaschine, mit einem von einem derartigen Hydrauliksystem angetriebenen Fahrwerk.
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Gattungsgemäße Hydrauliksysteme mit einem Hydraulikmotor werden beispielsweise als Fahrantrieb beziehungsweise Fahrmotor von Arbeitsmaschinen genutzt. Sie umfassen üblicherweise ein, insbesondere elektromagnetisch steuerbares, Schaltventil, über das das Schluckvolumen des Hydraulikmotors, insbesondere stufenlos, zwischen einem minimalen (Vgmin) und einem maximalen (Vgmax) Schluckvolumen verstellbar ist. Bei dem Hydraulikmotor handelt es sich somit um einen Hydraulikmotor mit variablem Schluckvolumen. Das minimale beziehungsweise maximale Schluckvolumen bezieht sich dabei nicht zwingend auf das von der Bauart des Hydraulikmotors vorgegebene technische Minimum oder Maximum des Schluckvolumens, sondern auf ein durch die Steuerung beziehungsweise Anordnung des Hydraulikmotors im Hydrauliksystem der Arbeitsmaschine vorgegebenes maximales beziehungsweise minimales Schluckvolumen. Es handelt sich also um, insbesondere mechanisch, einstellbare Schluckvolumengrenzwerte, die für den jeweiligen Einsatzzweck sinnvoll sind. Arbeitsmaschinen sind grundsätzlich jegliche Art von Bau- oder Landmaschinen, die über einen hydraulischen Fahrantrieb verfügen und somit insbesondere selbstfahrend sind. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugte Arbeitsmaschinen sind insbesondere Straßenfertiger, speziell Straßenfertiger mit Kettenlaufwerken. Solche Arbeitsmaschinen sind häufig lenkbar. Die lenkbaren Fahreinrichtungen werden beidseits der Arbeitsmaschine durch jeweils einen Hydraulikmotor angetrieben.
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Wenn eine gattungsgemäße Arbeitsmaschine eine Kurvenfahrt durchführt, insbesondere während einer schnellen Transportfahrt, steigt die Last an demjenigen Hydraulikmotor, der den größeren Kurvenradius fahren muss, stark an. Es ist daher üblicherweise nicht möglich, einen kleinen Kurvenradius vergleichsweise schnell zu fahren. Um dies zu ermöglichen, muss die Maschine gestoppt werden und der Hydraulikmotor in sein maximales Schluckvolumen geschaltet werden, um ein höheres Drehmoment speziell für die anstehende Kurvenfahrt zur Verfügung zu haben. Danach kann die Kurvenfahrt durchgeführt werden, allerdings aufgrund des auf maximales Schluckvolumen eingestellten Schluckvolumens nur bei vergleichsweise geringer Fahrgeschwindigkeit. Nach Beenden der Kurvenfahrt wird die Arbeitsmaschine abermals gestoppt und der Hydraulikmotor wieder in sein minimales Schluckvolumen verbracht, um die Transportfahrt mit hoher Geschwindigkeit fortzusetzen. Dieser Prozess führt dazu, dass Kurven immer nur mit geringer Geschwindigkeit gefahren werden können, und dass die Arbeitsmaschine vor und nach der Kurve komplett gestoppt werden muss, um das Schluckvolumen des Hydraulikmotors, beispielsweise manuell, umzustellen. Insgesamt gestalten sich Kurvenfahrten daher sehr zeitaufwendig und bedürfen darüber hinaus besonderer Aufmerksamkeit des Bedieners.
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Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hydrauliksystem mit einem Hydraulikmotor, ein Verfahren zu dessen Betrieb und eine selbstfahrende, lenkbare Arbeitsmaschine anzugeben, durch die die Bedienung der Arbeitsmaschine bei einer Kurvenfahrt erleichtert wird und das Fahren von kleinen Kurvenradien auch im Transportbetrieb ermöglicht wird.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Hydrauliksystem, ein Verfahren und eine Arbeitsmaschine gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Konkret wird die Aufgabe also von einem eingangs genannten Hydrauliksystem mit einer Hydraulikpumpe und einem Hydraulikmotor gelöst, bei dem das Hydrauliksystem eine Druckregeleinrichtung aufweist, die dazu ausgebildet ist, bei gegenüber einem vorgegebenen Schwellendruck erhöhtem Druck am Hydraulikmotor das Schluckvolumen des Hydraulikmotors zu erhöhen und/oder bei gegenüber dem Schwellendruck verringertem Druck am Hydraulikmotor das Schluckvolumen des Hydraulikmotors zu verringern. Beim vorgegebenen Schwellendruck kann es sich insbesondere entweder um einen einstellbaren Wert oder um einen fest vorgegebenen Wert handeln, der entweder durch eine Steuerung oder durch den Aufbau des Hydrauliksystems eingestellt ist und der beibehalten wird. Grundgedanke der Erfindung ist also ein Druckregelkreis am Hydraulikmotor, der bei durch ansteigendes Lastmoment, wie insbesondere im Fall einer Kurvenfahrt, am Hydraulikmotor ansteigendem Hydraulikdruck das Schluckvolumen des Hydraulikmotors erhöht und entgegengesetzt bei durch abfallendes Lastmoment am Hydraulikmotor abfallendem Hydraulikdruck das Schluckvolumen des Hydraulikmotors verringert. Durch das Schaltventil, das insbesondere ein Proportionalventil ist, kann, bevorzugt stufenlos, zwischen dem und bis zum maximalen und minimalen Schluckvolumen des Hydraulikmotors ein gewünschter Fahrgeschwindigkeitsbereich vorgewählt werden, wobei grundsätzlich das minimale Schluckvolumen der maximalen Fahrgeschwindigkeit und umgekehrt entspricht. Ist der Hydraulikmotor durch das Schaltventil beispielsweise auf das minimale Schluckvolumen eingestellt und steigt durch das Lastmoment am Hydraulikmotor bei Kurvenfahrt der Systemdruck an, wird durch die erfindungsgemäße Druckregeleinrichtung bei Überschreiten des vorgegebenen Schwellendruckes auf der Hochdruckseite des Hydraulikmotors begonnen, das Schluckvolumen des Hydraulikmotors mithilfe der zusätzlichen Druckregeleinrichtung zu erhöhen. Durch die Vergrößerung des Schluckvolumens resultiert eine Druckreduzierung am Hydraulikmotor bzw. eine Art Lastkompensation, wodurch die Abweichung der Regelgröße vom Sollwert abgebaut wird. Der Hydraulikmotor gibt nun bei im Wesentlichen gleichbleibenden Druck durch die Vergrößerung des Schluckvolumens ein größeres Antriebsmoment ab. Die Verstellung des Schluckvolumens des Hydraulikmotors erfolgt also mithilfe der Druckregeleinrichtung derart beziehungsweise in einem derartigen Maß, bis der vom Sollwert abweichende Druck am Hydraulikmotor wieder auf den Sollwert abgesunken oder zu diesem angestiegen ist. Eine weitere Verstellung des Schluckvolumens erfolgt erst dann wieder, wenn der Druck am Hydraulikmotor wieder vom Sollwert abweicht. Die Druckregeleinrichtung arbeitet bevorzugt automatisch bzw. selbsttätig, ganz besonders bevorzugt mechanisch, so dass für diesen Vorgang keinerlei separate Steuerbefehle des Bedieners notwendig sind. Auch bei einer Kurvenfahrt im Transportbetrieb der Arbeitsmaschine wird auf diese Weise garantiert, dass die Arbeitsmaschine den Lenkbefehlen des Maschinenbedieners optimal folgt. Die Vorteile der Erfindung zeigen sich dabei nicht nur ausschließlich bei einer Kurvenfahrt, sondern immer, wenn die am Hydraulikmotor anliegende Last erhöht wird, beispielsweise wenn die Arbeitsmaschine eine Steigung befährt oder ähnliches. Ein zeitaufwändiges Umschalten des Hydraulikmotors über das Schaltventil ist dann nicht mehr notwendig. Darüber hinaus ist die Druckregeleinrichtung derart ausgebildet, dass das durch das Schaltventil vorgegebene Schluckvolumen des Hydraulikmotors nicht unterschritten werden kann. Die Druckregeleinrichtung kann also das Schluckvolumen ausgehend vom durch das Schaltventil vorgegebenen Schluckvolumen nur erhöhen und wieder auf dieses absenken. Ein Unterschreiten des durch das Schaltventil vorgegebenen Schluckvolumens ist dagegen nicht möglich. Das erfindungsgemäße Hydrauliksystem stellt somit besonders bevorzugt einen Fahrantrieb dar, wobei die Hydraulikpumpe und der Hydraulikmotor in einem geschlossenen oder in einem offenen Hydraulikkreislauf miteinander fluidisch verbunden sind.
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Grundsätzlich kann die Druckregeleinrichtung in verschiedenen Arten ausgeführt sein. So kann beispielsweise eine Steuerung vorhanden sein, die den Regelkreis überwacht, beispielsweise mittels eines Drucksensors, und die die einzelnen Komponenten, insbesondere die Druckregeleinrichtung, ansteuert, insbesondere das Schluckvolumen des Hydraulikmotors lastabhängig bzw. in Abhängigkeit des im Fahrantriebskreislauf des Hydraulikmotors gemessenen Drucks, zumindest beim Überschreiten eines Schwellendruckwertes, verändert, beispielsweise beim Überschreiten des Schwellendruckwertes das Schluckvolumen erhöht. Bevorzugt ist es jedoch, wenn die Druckregeleinrichtung des Hydrauliksystems eine Überlagerungseinrichtung, insbesondere ein Überlagerungsventil, aufweist, die derart ausgebildet ist, dass sie die durch das Schaltventil vorgegebene Einstellung des Schluckvolumens in Abhängigkeit des am Hydraulikmotor anliegenden Drucks verändert. Die Funktion der Druckregeleinrichtung ist somit dem Schaltventil überlagert. Die Überlagerungseinrichtung, beispielsweise das Überlagerungsventil, ist derart ausgebildet, dass sie das Schluckvolumen des Hydraulikmotors verstellen kann, insbesondere ohne dass weitere, externe Steuerbefehle notwendig sind. Dies führt sie in vorbeschriebener Weise in Abhängigkeit des Druckes am Hydraulikmotor durch, insbesondere in Abhängigkeit vom Über- beziehungsweise Unterschreiten eines vorgegebenen Schwellendruckes. Damit ist somit ergänzend zum Schaltventil bevorzugt ein zusätzliches Ventil, nämlich das Überlagerungsventil, vorgesehen, wobei das Überlagerungsventil die Schaltposition des Schaltventils beim Überschreiten des vorgegebenen Schwellendruckes derart beeinflusst, dass das Schluckvolumen des Hydraulikmotors in der vorstehend beschriebenen Weise erhöht und/oder verringert wird. Es ist somit bevorzugt eine Ventilkopplung zwischen dem Schaltventil und dem Überlagerungsventil vorgesehen, um mithilfe des Überlagerungsventils das durch das Schaltventil vorgegebenen Schluckvolumen situationsabhängig variieren zu können, um beispielsweise übergangsweise erhöhten Lasten im Betrieb des Hydrauliksystems, wie beispielsweise bei Kurvenfahrt, entgegenwirken zu können. Der Vorteil dabei ist, dass dadurch die durch das Schaltventil vorgegebenen Grundvorgabe des Schluckvolumens nicht von außen separat verändert werden muss, wozu häufig ein Stoppen der Maschine erforderlich ist, sondern hierzu auf das im Wesentlichen selbsttätig arbeitende Überlagerungsventil zurückgegriffen werden kann, mit dessen Hilfe die Grundvorgabe des Schluckvolumens durch das Schaltventil in einem Bereich überlagert bzw. verändert werden kann.
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Die Druckregeleinrichtung des Hydrauliksystems umfasst bevorzugt eine Einrichtung zur Druckerfassung, insbesondere einen Drucksensor und/oder eine Steuerleitung. Die Einrichtung zur Druckerfassung misst also entweder einen tatsächlich vorliegenden Druckwert mithilfe eines Drucksensors und gibt diesen beispielsweise an eine Steuereinrichtung weiter, die den weiteren Ablauf steuert. Alternativ und bevorzugt ist es allerdings, wenn die Einrichtung zur Druckerfassung wenigstens eine Steuerleitung umfasst, die an die Zuleitung und/oder die Ableitung von Hydraulikflüssigkeit zu beziehungsweise vom Hydraulikmotor angeschlossen sind und die darüber hinaus mit der Überlagerungseinrichtung, beispielsweise dem Überlagerungsventil, derart wirkverbunden ist, dass die Überlagerungseinrichtung automatisch vom Druck oder der Druckdifferenz zwischen Zu- und Ableitung gesteuert wird. Der Vorteil ist, dass die Druckerfassung und Steuerung der Druckregeleinrichtung ohne Zwischenschaltung einer elektronischen Steuereinrichtung möglich ist. Es versteht sich von selbst, dass bei wechselnder Hoch- und Niederdruckseite im Hydrauliksystem, beispielsweise bei Vorwärts- und Rückwärtsfahrt, wenigstens zwei Drucksensoren und/oder Steuerleitungen vorhanden sind, um den Druck auf der jeweiligen Hochdruckseite erfassen zu können. Die Überwachung des am Hydraulikmotor, insbesondere hochdruckseitig, anliegenden Druckes erfolgt insbesondere ununterbrochen beziehungsweise kontinuierlich, so dass auch die Anpassung des Schluckvolumens kontinuierlich erfolgt.
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Insbesondere weist das Überlagerungsventil eine Feder auf, die das Überlagerungsventil vorspannt. Die Feder ist derart mit der Steuerleitung verbunden, dass das Überlagerungsventil schaltet, also das Schluckvolumen des Hydraulikmotors erhöht, wenn der Druck in der Steuerleitung die Federspannung übersteigt. Dagegen schaltet das Überlagerungsventil wieder zurück, wenn der Druck in der Steuerleitung kleiner ist als die Federspannung, wodurch das Schluckvolumen des Hydraulikmotors wieder in Richtung des durch das Schaltventil eingestellten Schluckvolumens verringert wird. Die Feder ist bevorzugt in ihrer Federkraft einstellbar, wodurch der Schwellenwert für die Aktivierung des Überlagerungsventils einstellbar ist. Damit kann letztlich der Schwellendruck variiert werden, beispielsweise in Abhängigkeit vom Maschinengewicht, ab dem die Druckregeleinrichtung in erfindungsgemäßer Weise eingreift.
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Grundsätzlich lässt sich der am Hydraulikmotor anliegende Druck umso besser regulieren, je mehr mögliche Schaltstellungen für das Schluckvolumen am Hydraulikmotor von der Überlagerungseinrichtung eingestellt werden können. Es ist daher bevorzugt vorgesehen, dass die Druckregeleinrichtung des Hydrauliksystems zur Verstellung des Schluckvolumens in wenigstens einer, bevorzugt wenigstens zwei, besonders bevorzugt wenigstens drei, insbesondere bevorzugt wenigstens vier und ganz besonders bevorzugt wenigstens fünf, diskreten Stufen zwischen dem maximalen und minimalen Schluckvolumen ausgebildet ist. Dabei kann für jede Stufe ein eigener Schwellenwert des Druckes am Hydraulikmotor vorgesehen sein, bei dessen Über- beziehungsweise Unterschreiten eine Verstellung des Schluckvolumens des Hydraulikmotors erfolgt. Es kann allerdings auch ein und derselbe Schwellenwert für sämtliche Stufen verwendet werden, wobei die Stufen nacheinander bei wiederholtem Über- oder Unterschreiten des Schwellenwertes eingestellt werden. Eine noch feinere Regulierung wird bevorzugt dadurch erreicht, dass die Druckregeleinrichtung des Hydrauliksystems zur kontinuierlichen Verstellung des Schluckvolumens zwischen dem maximalen und dem minimalen Schluckvolumen ausgebildet ist. Auch bei dieser Variante wird bevorzugt ein einheitlicher, fest vorgegebener Schwellenwert benutzt, um den herum der Druck am Hydraulikmotor geregelt wird. Auf diese Weise lässt sich das gesamte Potenzial des Hydraulikmotors ausnutzen.
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Grundsätzlich kann das Hydrauliksystem mit der Druckregeleinrichtung getrennt vom Hydraulikmotor an der Arbeitsmaschine montiert und in das Hydrauliksystem der Arbeitsmaschine integriert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist allerdings das Hydrauliksystem mit der Druckregeleinrichtung als eine fixe und zusammenhängende Baueinheit bzw. als Modul mit dem Hydraulikmotor ausgebildet, wobei die Druckregeleinrichtung ohne äußere Steuerbefehle arbeitet, so dass die Baueinheit an bestehenden Maschinen nachrüstbar ist. Insgesamt entsteht daher eine Gesamtheit aus Hydraulikmotor und zugehörigem Hydrauliksystem mit Druckregeleinrichtung, die beispielsweise dieselben Anschlüsse aufweist wie ein herkömmlicher Hydraulikmotor für den Fahrantrieb. Die Druckregeleinrichtung ist dabei bereits so ausgeführt, dass der Schwellenwert beziehungsweise die Schwellenwerte fest eingestellt sind. Die Druckregeleinrichtung arbeitet daher völlig automatisch und selbstständig, ohne Steuerbefehle von außen bzw. von außerhalb der Baueinheit, beispielsweise vom restlichen Hydrauliksystem der Arbeitsmaschine oder des Bedieners, zu benötigen. So können insbesondere auch die vorstehend bereits diskutierten Steuerleitungen bereits in das Modul integriert sein. Der erfindungsgemäße Hydraulikmotor mit Hydrauliksystem kann daher lediglich anstatt eines konventionellen Hydraulikmotors an eine Arbeitsmaschine montiert werden. Auf diese Weise lässt sich die Erfindung problemlos nachrüsten. Es ist auch keine Anpassung der Maschinensoftware notwendig.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb eines Hydrauliksystems gemäß den vorstehenden Ausführungen. Ganz grundsätzlich gelten sämtliche Merkmale, Vorteile und Wirkungen des erfindungsgemäßen Hydraulikmotors und der erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine ebenfalls im übertragenen Sinne für das erfindungsgemäße Verfahren. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird daher auf die Ausführungen zum Hydraulikmotor und zur Arbeitsmaschine Bezug genommen. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die Schritte: Bestimmen des Druckes am Hydraulikmotor, insbesondere auf der jeweiligen Hochdruckseite, Erhöhen des Schluckvolumens des Hydraulikmotors im Fall, dass der Druck am Hydraulikmotor über einem vorgegebenen Schwellendruck liegt und/oder Verringern des Schluckvolumens des Hydraulikmotors im Fall, dass der Druck am Hydraulikmotor unter einem vorgegebenen Schwellendruck liegt. Wie vorstehend bereits beschrieben, erfolgt die Anpassung des Schluckvolumens über die Überlagerungseinrichtung beziehungsweise die Druckregeleinrichtung des Hydrauliksystems.
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Schließlich wird die Aufgabe ebenfalls durch eine selbstfahrende, lenkbare Arbeitsmaschine, insbesondere eine Baumaschine, mit einem von einem vorstehend beschriebenen Hydraulikmotor des Hydrauliksystems angetriebenen Fahrwerk gelöst. Auch für die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine gelten sämtliche vorstehend beschriebenen Merkmale, Wirkungen und Vorteile der Erfindung im übertragenen Sinne. Auch hier wird daher zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehenden Ausführungen Bezug genommen. Die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine weist also wenigstens ein erfindungsgemäßes Hydrauliksystem für das Fahrwerk auf. Bevorzugt treibt der Hydraulikmotor des Hydrauliksystems die Fahrbewegung einer Bandage, eines Rades oder eines Kettenlaufwerks der Arbeitsmaschine an. Der Hydraulikmotor ist somit insbesondere ein Fahrantriebsmotor. Die Hydraulikpumpe wird ferner bevorzugt direkt oder indirekt, beispielsweise über ein Pumpenverteilergetriebe, von einer Primärantriebsquelle, beispielsweise einem Dieselverbrennungsmotor, angetrieben.
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Um die Vorteile der Erfindung in jeder Arbeits- beziehungsweise Betriebssituation der Arbeitsmaschine ausschöpfen zu können, ist es bevorzugt, wenn das Fahrwerk der Arbeitsmaschine auf der linken und der rechten Seite jeweils einen erfindungsgemäßen Hydraulikmotor aufweist. Dies kann dadurch erreich werden, dass das Hydrauliksystem insgesamt zwei Hydraulikmotoren aufweist oder dass zwei separate Hydrauliksysteme mit jeweils einem Hydraulikmotor vorhanden sind, wobei insbesondere die Hydrauliksysteme der Hydraulikmotoren über einen Anschluss miteinander verbunden sind, so dass die Überlagerungsventile der Hydrauliksysteme gleich arbeiten. Auf diese Weise wird das vom Hydraulikmotor zur Verfügung gestellte Drehmoment auf beiden Seiten der Maschine erfindungsgemäß reguliert. Der Anschluss ist insbesondere derart ausgebildet, dass er eine Steuerleitung zwischen den beiden Überlagerungsventilen der rechten und der linken Seite herstellt.
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Bevorzugt ist die Arbeitsmaschine ein Straßenfertiger, ein Müllverdichter, eine Bodenverdichtungsmaschine mit einer Verdichtungsbandage oder eine Bodenfräsmaschine, wie beispielsweise Straßenfräse, Stabilisierer oder Recycler sowie Surface-Miner. Diese Maschinen umfassen jeweils eine Fahreinrichtung mit einem Hydraulikmotor, wobei der Hydraulikmotor Teil des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems ist. Bevorzugt ist ein Hydrauliksystem sowohl auf der rechten als auch auf der linken Seite vorgesehen.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen schematisch:
- 1: einen Straßenfertiger;
- 2: einen Müllverdichter;
- 3: eine Bodenverdichtungsmaschine mit Verdichtungsbandage, hier eine schemelgelenkte Straßenwalze;
- 4: eine Bodenfräsmaschine, hier eine Straßenfräse;
- 5: einen Hydraulikschaltplan eines Hydraulikmotors mit Hydrauliksystem;
- 6: ein Diagramm der zeitlichen Verläufe des Systemdrucks, des Regeldrucks und des Schluckvolumens; und
- 7: ein Ablaufdiagramm des Verfahrens.
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Gleiche beziehungsweise gleich wirkende Bauteile sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen beziffert. Sich wiederholende Bauteile sind nicht zwingend in jeder Figur gesondert bezeichnet.
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Die 1-4 zeigen selbstfahrende, lenkbare Arbeitsmaschinen 1. Die Arbeitsmaschinen 1 weisen einen Fahrerstand 2 und einen Maschinenrahmen 3 auf. Sie werden von einem Antriebsmotor 4 bzw. einer Primärantriebsquelle, üblicherweise einem Dieselverbrennungsmotor, angetrieben und bewegen sich mittels eines Fahrwerks 6 im Arbeitsbetrieb in oder entgegen einer Arbeitsrichtung a. 1 zeigt einen Straßenfertiger, der zur Ausbringung einer Fahrbahnoberfläche eingesetzt wird und dessen Fahrwerk 6 Kettenlaufwerke umfasst. Anstelle von Kettenlaufwerken können auch Räder eingesetzt werden. In Arbeitsrichtung a vorne am Straßenfertiger ist ein Materialbunker 5 vorgesehen, der zur Aufnahme und Lagerung von Einbaugut ausgebildet ist. Dieses wird durch den Straßenfertiger nach hinten zur Einbaubohle 7 transportiert, die das Einbaugut quer über die Arbeitsbreite verteilt, glättet und vorverdichtet. Die Arbeitsmaschine 1 der 2 ist als Müllverdichter ausgebildet, wie er beispielsweise auf Deponien zur Verteilung und Verdichtung von Müll eingesetzt wird. Hierzu weist der Müllverdichter einen, vorzugsweise von der Außenumgebung isolierten, Fahrerstand 2 und einen Schubschild 10 auf. Das Fahrwerk 6 des Müllverdichters umfasst Räder bzw. Trommeln, die an ihrer Außenumfangsfläche mit Verdichtungsfüßen besetzt sind. 3 zeigt eine Bodenverdichtungsmaschine, im vorliegenden Fall eine Straßenwalze. Diese wird zur Verdichtung eines Bodens 8 eingesetzt, wozu das Fahrwerk 6 der Bodenverdichtungsmaschine Walzenbandagen 9 umfasst. Gleichermaßen können auch Gummiradwalzen verwendet werden. Die Arbeitsmaschine 1 der 4 ist eine Bodenfräsmaschine, hier eine Straßenfräse. Die Straßenfräse ist zum Abzufräsen des Bodens 8 ausgebildet und weist hierfür eine in einem Fräswalzenkasten 14 gelagerte und um eine Rotationsachse 12 rotierbare Fräswalze 13 auf, die auf ihrer Mantelfläche mit Fräswerkzeugen besetzt ist, mit denen die Fräswalze 13 im Arbeitsbetrieb Bodenmaterial abträgt. Das gelöste Fräsgut wird über eine Fördereinrichtung 11 auf ein nicht dargestelltes Transportfahrtzeug überladen und abtransportiert. Auch das Fahrwerk 6 der Straßenfräse umfasst Kettenlaufwerke.
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Die Fahreinrichtungen 6/9 werden von einem oder mehreren Hydraulikmotoren angetrieben, der/die Teil eines nachstehend noch näher bezeichneten Hydrauliksystems ist/sind bzw. die Maschinen können auch mehrere solcher Hydrauliksysteme umfassen. Das Hydrauliksystem umfasst ferner eine Hydraulikpumpe, insbesondere vom Antriebsmotor 4 angetrieben, die den für den Betrieb des Hydrauliksystems und damit den Fahrbetrieb der jeweiligen Arbeitsmaschine erforderlichen Hydraulikdruck und Volumenstrom erzeugt.
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5 zeigt nun einen Schaltplan eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems 25. Der Hydraulikmotor 15 wird über die Zuleitung A (Hochdruckseite) und die Ableitung B (Niederdruckseite) von einer Hydraulikpumpe 15' mit Hydraulikflüssigkeit versorgt, wobei die Hochdruckseite und die Niederdruckseite fahrtrichtungsabhängig auch wechseln können. Die Hydraulikpumpe 15' wird von einem nicht dargestellten Primärantriebsaggregat, beispielsweise einem Dieselmotor, angetrieben. Über einen Abtrieb 16 treibt der Hydraulikmotor 15 einen Teil des Fahrwerkes 6 der Arbeitsmaschine 1 an, beispielsweise ein Rad, eine Bandage oder ein Antriebsrad eines Kettenlaufwerks. Über einen Verstellkolben 17, der als doppeltwirkender Hydraulikzylinder ausgebildet ist, kann ein Verstellhebel 18 der Verstelleinheit des Hydraulikmotors 15 verstellt werden, über den das Schluckvolumen des Hydraulikmotors 15 verstellbar ist. Hierfür ist insbesondere ein Schaltventil 19 vorgesehen, welches elektromagnetisch betrieben wird und über das durch einen Steuerbefehl ein gewünschtes Schluckvolumen am Hydraulikmotor 15 einstellbar ist. Dabei kann jedes Schluckvolumen zwischen dem maximal und minimal möglichen Schluckvolumen Vg max , Vg min eingestellt werden. Auf diese Weise lässt sich das vom Hydraulikmotor 15 zur Verfügung gestellte Antriebsdrehmoment und dessen Antriebsdrehzahl verstellen. Die in 5 gezeigte Schaltstellung des Schaltventils 19 entspricht nahezu dem maximalen Schluckvolumen Vg max . Insbesondere wird der Hydraulikmotor 15 auf minimales Schluckvolumen gestellt, wenn eine maximale Fahrgeschwindigkeit erwünscht ist. Ist dagegen eine hohe Last zu erwarten, beispielsweise bei Kurvenfahrten, so wird der Hydraulikmotor 15 auf maximales Schluckvolumen, und damit höchstes Antriebsdrehmoment, allerdings auch geringste Fahrgeschwindigkeit, eingestellt. Auf diese Weise kann über das Schaltventil 19, das beispielsweise ein Proportionalventil ist, der gewünschte Fahrgeschwindigkeitsbereich vorgewählt werden.
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Zusätzlich umfasst das Hydrauliksystem 25 ein Überlagerungsventil 20, das mit der Zu- und Ableitung A, B für Hydraulikflüssigkeit zum beziehungsweise vom Hydraulikmotor 15 über Steuerleitungen S1 und S2 verbunden ist. Beispielsweise ist das Überlagerungsventil 20, wie in 5 gezeigt, über die beiden Steuerleitungen S1 und S2, die jeweils ein Rückschlagventil 23 und einen Filter 24 aufweisen, mit der Zu- und Ableitung A, B des Hydraulikmotors 15 verbunden. Die Steuerleitung wird dabei über eine optionale Blende 21 geführt, die die Reaktionszeit des Überlagerungsventils 20 erhöht und dadurch zu einer Beruhigung bzw. Glättung des Steuersignals beiträgt. Abhängig vom in der Zuleitung A oder der Ableitung B vorhandenen Hydraulikdruck wirkt das Überlagerungsventil 20 auf den Verstellkolben 17 ein, so dass über den Verstellhebel 18 das Schluckvolumen das Hydraulikmotors 15 verstellt wird. Beispielsweise wird das Überlagerungsventil 20 durch den in der Steuerleitung anliegenden Druck aus der Zu- oder Ableitung A, B entgegen der Federvorspannung des Überlagerungsventils 20 beaufschlagt. Übersteigt der Druck in der Steuerleitung die Federvorspannung, so schaltet das Überlagerungsventil 20, wodurch die in 5 untere Kammer des Verstellkolbens 17 mit einem drucklosen Tank T1 verbunden wird. Dies bewirkt eine Verstellung des Verstellkolbens 17 hin zum maximalen Schluckvolumen Vg max des Hydraulikmotors 15. Sinkt der Druck in der Steuerleitung dagegen, so schaltet das Überlagerungsventil 20 zurück und das Schluckvolumen des Hydraulikmotors 15 wird wieder in Richtung des minimalen Schluckvolumens Vg min verstellt, solange das Schluckvolumen über dem vom Schaltventil 19 vorgegebenen Schluckvolumen liegt. Eine erste Funktion des Überlagerungsventils 20 liegt also in einer kontinuierlichen beziehungsweise durchgehenden und permanenten Überwachung des am Hydraulikmotor 15 hochdruckseitig anliegenden Druckes. Dieser Druck wird ständig mit einem Solldruck beziehungsweise einem an der Feder des Überlagerungsventils 20 voreingestellten Schwellenwert beziehungsweise Schwellendruck verglichen. Das Überlagerungsventil 20 ist dabei derart ausgebildet, dass es ausgehend von diesem voreingestellten Schwellendruck bei einer Erhöhung des Druckes in der Zuleitung A oder der Ableitung B eine Vergrößerung des Schluckvolumens des Hydraulikmotors 15 erwirkt und/oder bei einer Verringerung des Druckes in der Zuleitung A oder der Ableitung B eine Verringerung des Schluckvolumens des Hydraulikmotors 15 erwirkt. Die entsprechende Verstellung des Schluckvolumens des Hydraulikmotors 15 erfolgt kontinuierlich. Das Überlagerungsventil 20 realisiert daher einen Regelkreis für den Hydraulikdruck am Hydraulikmotor 15, der um einen Solldruck herum, der dem Schwellendruck entspricht, geregelt wird. Auf diese Weise wird automatisch und ohne weiteres Zutun durch einen Bediener das vom Hydraulikmotor 15 zur Verfügung gestellte Antriebsdrehmoment an die am Hydraulikmotor 15 anliegende Last angepasst.
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Zwischen der Zuleitung A und der Ableitung B und dem Schaltventil 19 beziehungsweise dem Überlagerungsventil 20 sind in den entsprechenden Steuerleitungen Rückschlagventile 23 und Filter 24 vorgesehen, so dass jeweils die aktuelle Hochdruckseite A oder B für die Positionierung und Wirkung des Überlagerungsventils verantwortlich ist. Zwischen dem Verstellkolben 17 und dem Überlagerungsventil 20 kann zudem eine Blende 21 vorgesehen sein, bei deren Einsatz das Steuersignal beruhigt wird, also die Reaktionszeit des Überlagerungsventils 20 verlängert wird, um kleine Schwankungen zu vermeiden. Über eine weitere Blende 22 zwischen dem Überlagerungsventil 20 und dem Verstellkolben 17 kann die Verstellzeit des Verstellkolbens 17 angepasst werden.
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Über den Anschluss G kann das Hydrauliksystem 25 mit einem weiteren Hydrauliksystem, beispielsweise in der Art wie in 5 gezeigt, verbunden werden. Wird das System beispielsweise doppelt verwendet, für beispielsweise zwei Räder, so können die beiden Systeme über ihren jeweiligen Anschluss G verbunden werden. In diesem Fall arbeiten beide Überlagerungsventile simultan und gleichwirkend. Das Schluckvolumen der Hydraulikmotoren 15 wird also gleichzeitig und gleichmäßig erhöht oder erniedrigt. Wird das Hydrauliksystem 25 für sich verwendet, kann die Ableitung G einfach verschlossen werden.
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Das Diagramm der 6 zeigt einen beispielhaften zeitlichen Ablauf des Systemdrucks 32 und des Schluckvolumens 34 (gestrichelte Linie) und veranschaulicht insbesondere das Zusammenspiel zwischen dem Schaltventil 19 und dem Überlagerungsventil 20. Der Systemdruck 32 entspricht dabei dem höheren der beiden Drücke im Zu- oder Ablauf A, B des Hydraulikmotors 15 und somit dem aktuellen Druck auf der Hochdruckseite. Die horizontale Linie repräsentiert den an der Feder des Überlagerungsventils 20 eingestellten Schwellenwert beziehungsweise Schwellendruck 33. Zur Erläuterung sind einzelne Zeitpunkte markiert. Zum Zeitpunkt t1 ist die Maschine in Ruhe und das Schluckvolumen 34 vom Schaltventil 19 auf maximal (Vg max ) gestellt, was beispielsweise der Einstellung für eine langsame Fahrt entspricht. Diese Einstellung wird bis zum Zeitpunkt 14 beibehalten, an dem das Schaltventil 19 auf minimal (Vg min ) gestellt wird, was beispielsweise der Einstellung für eine schnelle Fahrt entspricht. Das Schaltventil 19 bleibt bis zum Ende auf minimaler Einstellung, sodass im gesamten Diagramm der 6 nur eine Verstellung des Schaltventils 19 zum Zeitpunkt t4 gezeigt ist. Der Systemdruck 32 ist bei ruhender Maschine minimal. Zum Zeitpunkt t2 ist die Maschine bereits losgefahren, der Systemdruck 32 ist angestiegen, befindet sich allerdings unterhalb des Schwellendruckes 33. Die Last am Hydraulikmotor 15 steigt nun weiter, beispielsweise weil die Maschine eine Kurvenfahrt einleitet oder beispielsweise eine Böschung hinauffährt. Zum Zeitpunkt t3 ist der Systemdruck 32 daher weiter angestiegen und liegt nun über dem Schwellendruck 33. Das Schluckvolumen 34 des Hydraulikmotors 15 bleibt allerdings dennoch über diese gesamte Zeitspanne hinweg konstant, da über das Schaltventil 19 bereits der maximale Wert Vgmax eingestellt wurde. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel kann mithilfe des Überlagerungsventils 20 somit ausschließlich eine Vergrößerung des durch das Schaltventil 19 vorgegebenen Schluckvolumens Vg erreicht werden. Die Maschine hält nun wieder an, der Systemdruck 32 fällt wieder auf seinen minimalen Wert ab. Zum Zeitpunkt t4 wird das Schaltventil 19 von maximalem Schluckvolumen 34 auf minimales Schluckvolumen 34 verstellt (Vg min ). Die Maschine fährt wieder an, weshalb zum Zeitpunkt t5 der Systemdruck 32 wieder auf einen Wert unterhalb des Schwellendrucks 33 angestiegen ist. Zum Zeitpunkt t6 erhöht sich der Systemdruck 32 erneut, bis er den Schwellendruck 33 erreicht und im Rahmen seiner natürlichen Schwankungen den Schwellendruck 33 auch immer wieder übersteigt. Dieses Übersteigen des Schwellendrucks 33 führt dazu, dass das Überlagerungsventil 20 aufgrund der bestehenden Rückkoppelung über die Steuerleitungen S1 und S2 schaltet und das Schluckvolumen 34 des Hydraulikmotors 15 druck- bzw. lastabhängig erhöht beziehungsweise in Richtung des maximalen Schluckvolumens Vg max verstellt. Zwar fällt der Systemdruck 32 auch immer wieder unter den Schwellendruck 33 ab, durch die Blende 21 werden diese schnellen Schwankungen allerdings zumindest teilweise abgefangen, sodass der Verlauf des Schluckvolumens 34 diese Schwankungen wenn überhaupt nur in abgeschwächter Form zeigt. Zum Zeitpunkt t7 fällt die Last am Hydraulikmotor 15 wieder derart ab, beispielsweise weil die Kurvenfahrt beendet ist, dass der Systemdruck 32 unter den Schwellendruck 33 absinkt. Das Überlagerungsventil 20 schaltet zurück, sodass das Schluckvolumen 34 wieder auf den vom Schaltventil 19 vorgegebenen Wert absinkt. Die Maschine legt noch eine kurze Strecke zurück und kommt dann zum Zeitpunkt t8 wieder zur Ruhe.
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7 zeigt ein Ablaufdiagramm des Verfahrens 26. Das Verfahren 26 beginnt im Schritt 27 mit dem Bestimmen des Druckes in der Zuleitung A oder der Ableitung B des Hydraulikmotors 15. Dies kann beispielsweise aktiv durch einen Sensor oder passiv durch eine Steuerleitung erfolgen. Liegt der Druck über einem Schwellendruck, so wird im Schritt 28 ein Erhöhen des Schluckvolumens des Hydraulikmotors 15 durchgeführt. Liegt der Druck dagegen unter einem Schwellendruck, so wird im Schritt 29 ein Verringern des Schluckvolumens des Hydraulikmotors 15 durchgeführt. Sowohl das Erhöhen als auch das Verringern erfolgt über das Überlagerungsventil 20 und eine entsprechende, kontinuierliche Verstellung des Verstellkolbens 17 und des Verstellhebels 18. Die Verstellung des Schluckvolumens erfolgt dabei jeweils so lange beziehungsweise in einem derartigen Ausmaß, bis der Druck in der Zuleitung A oder der Ableitung B des Hydraulikmotors 15 wieder auf den voreingestellten Schwellendruck abgefallen oder angestiegen ist. In Schritt 30 des Verfahrens 26 ist daher der Druck am Hydraulikmotor 15 wieder am Sollwert angelangt, so dass die Verstellung des Schluckvolumens beendet wird. Das Schluckvolumen bleibt nun so lange auf dem erhöhten beziehungsweise erniedrigten Niveau, bis der am Hydraulikmotor 15 anliegende Druck wieder vom Sollwert abweicht. Dies wird durch eine kontinuierliche Überwachung des Druckes festgestellt. Sobald dies passiert, wird das Verfahren ab Schritt 27 wiederholt. Insgesamt wird durch die Erfindung das vom Hydraulikmotor 15 abgegebene Antriebsdrehmoment immer und ohne Eingreifen eines Bedieners an die am Hydraulikmotor 15 anliegende Last angepasst. Auch in Betriebssituationen hoher Last wird so sichergestellt, dass die Arbeitsmaschine 1 den Lenkbefehlen des Bedieners folgt.
