DE102018207945A1 - Mobile work machine with hydrostatic working and traction drive - Google Patents
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Abstract
Offenbart ist eine mobile Arbeitsmaschine mit einem mechanischen Antriebsstrang und wenigstens einem damit koppelbaren hydrostatischen Fahrverbraucher, und mit wenigstens einem hydrostatischen Arbeitsverbraucher und einer Hydromaschine zu dessen Druckmittelversorgung, die mit einem Druckmittelreservoir der Arbeitsmaschine und dem wenigstens einen Arbeitsverbraucher fluidverbindbar ist.Disclosed is a mobile machine with a mechanical drive train and at least one hydrostatic driving consumers coupled thereto, and with at least one hydrostatic working consumer and a hydraulic machine to the pressure medium supply, which is fluidly connected to a pressure medium reservoir of the working machine and the at least one working consumer.
Description
Die Erfindung betrifft eine mobile Arbeitsmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a mobile work machine according to the preamble of patent claim 1.
Eine mobile Arbeitsmaschine weist üblicherweise einen mechanischen Antriebsstrang und einen oder mehrere hydraulische Arbeitsverbraucher auf. Zur Unterstützung des mechanischen Antriebsstrangs, insbesondere bei schwierigen Bodenverhältnissen, kann ein hydraulischer Fahrantrieb zugeschaltet werden. Dies erfolgt insbesondere bei langsamen Fahrgeschwindigkeiten. Ein derartiger hydraulischer Zusatzfahrantrieb greift beispielsweise an einer Achse, in der Regel der Vorderachse, an und ist herkömmlich im geschlossenen hydraulischen Kreislauf ausgeführt. So ist im geschlossenen hydraulischen Kreis ein hydrostatisches Getriebe ausgebildet, wobei die als Pumpe fungierende Hydromaschine häufig elektrisch proportional, insbesondere volumenstromgeregelt angesteuert wird. Um ein Zusatzmoment an die Achse zu übertragen, muss dabei über die Volumenstromregelung ein Vorlauf des Hydromotors gegenüber der mechanisch angetriebenen Achse geregelt werden.A mobile work machine usually has a mechanical drive train and one or more hydraulic working consumers. To support the mechanical drive train, especially in difficult ground conditions, a hydraulic drive can be switched on. This is done especially at slow speeds. Such a hydraulic auxiliary traction drive attacks, for example, on an axle, usually the front axle, and is conventionally designed in a closed hydraulic circuit. Thus, in the closed hydraulic circuit, a hydrostatic transmission is formed, wherein the hydraulic machine acting as a pump is often electrically proportional, in particular volume flow controlled. In order to transfer an additional torque to the axle, a flow of the hydraulic motor relative to the mechanically driven axle must be controlled via the volume flow control.
Abweichend von der Volumenstromregelung sind Konzepte bekannt, bei denen die im geschlossenen Kreislauf betriebene Hydropumpe druckgeregelt wird. Auf diese Weise kann an der Achse ein definiertes Drehmoment in direkter Abhängigkeit eines Fahrerwunsches bereitgestellt werden.Deviating from the volume flow control concepts are known in which the operated in a closed circuit hydraulic pump is pressure-controlled. In this way, a defined torque in direct dependence on a driver's request can be provided on the axle.
Eine Lösung mit hydrostatischem Zusatzantrieb, der ein zusätzliches Drehmoment an einer mechanisch angetriebenen Achse bereitstellt, zeigt die Druckschrift
Zur Druckmittelversorgung der hydrostatischen Arbeitsverbraucher - wie beispielsweise eines Lüfterantriebes, eines Betonmischantriebes oder eines Hydrozylinders eines Hubwerks oder Drehwerks der mobilen Arbeitsmaschine - ist herkömmlicher Weise eine Hydropumpe im offenen Kreislauf vorgesehen. Für den permanenten oder zuschaltbaren hydrostatischen Fahrantrieb ist hingegen wie oben dargelegt eine Hydropumpe im geschlossenen Kreislauf verbaut. Daher sind zwei getrennte hydraulische Kreisläufe mit einer Vielzahl mehrfach vorhandener hydraulischer Komponenten und zwei Hydropumpen vorzusehen. Dies stellt einen hohen vorrichtungstechnischen Aufwand und damit verbundene Kosten dar.For pressure medium supply of the hydrostatic working load - such as a fan drive, a concrete mixing drive or a hydraulic cylinder of a hoist or slewing the mobile machine - a hydraulic pump is provided in the open circuit conventionally. For the permanent or shiftable hydrostatic drive, however, as stated above, a hydraulic pump is installed in a closed circuit. Therefore, two separate hydraulic circuits with a plurality of multiple existing hydraulic components and two hydraulic pumps are provided. This represents a high device complexity and associated costs.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine mobile Arbeitsmaschine mit hydrostatischem Arbeitsverbraucher und Fahrantrieb zu schaffen, die vorrichtungstechnisch vereinfacht ist.In contrast, the present invention seeks to provide a mobile machine with hydrostatic working load and traction drive, which is simplified in terms of device technology.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine mobile Arbeitsmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.This object is achieved by a mobile work machine having the features of patent claim 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen der mobilen Arbeitsmaschine sind in den Patentansprüchen 2 bis 9 beschrieben.Advantageous developments of the mobile machine are described in the
Eine mobile Arbeitsmaschine, insbesondere ein LKW, hat für einen Fahrbetrieb hoher Geschwindigkeit einen mechanischen Antriebsstrang. Für einen Fahrbetrieb niederer Geschwindigkeit und insbesondere für Arbeitsfahrten unter erschwerten Bodenbedingungen hat sie zudem wenigstens einen mit dem Antriebsstrang koppelbaren hydrostatischen Fahrverbraucher, insbesondere eine als Hydromotor betreibbare Hydromaschine. Zum Verrichten von Arbeiten hat die Arbeitsmaschine wenigstens einen hydrostatischen Arbeitsverbraucher, der über eine insbesondere mit verstellbarem Verdrängungsvolumen ausgestaltete Hydromaschine, mit Druckmittel versorgbar ist. Die Hydromaschine ist dabei im offenen hydraulischen Kreislauf angeordnet oder sie ist auf ihrer Niederdruckseite mit einem zur Atmosphäre offenen oder mit einem druckbeaufschlagten Druckmittelreservoir oder Tank der Arbeitsmaschine fluidverbindbar, insbesondere -verbunden. Erfindungsgemäß ist die Hydromaschine auch zur Druckmittelversorgung des wenigstens einen Fahrverbrauchers vorgesehen.A mobile work machine, in particular a truck, has a mechanical drive train for a high-speed driving operation. For a low-speed driving operation and in particular for working drives under difficult ground conditions, it also has at least one hydrostatic drive consumer which can be coupled to the drive train, in particular a hydraulic machine which can be operated as a hydraulic motor. For performing work, the working machine has at least one hydrostatic working consumer, which can be supplied with pressure medium via a hydraulic machine, in particular with an adjustable displacement volume. The hydraulic machine is arranged in the open hydraulic circuit or it is fluid-connectable on its low-pressure side with an open to the atmosphere or with a pressurized pressure medium reservoir or tank of the machine, in particular - connected. According to the invention, the hydraulic machine is also provided for supplying pressure medium to the at least one driving consumer.
Im Unterschied zu Arbeitsmaschinen des Standes der Technik, bei denen die Arbeitsverbraucher und die Fahrverbraucher jeweils von verschiedenen Hydropumpen - eine davon im offenen und die andere im geschlossenen Kreis angeordnet - mit Druckmittel versorgt sind, ist erfindungsgemäß nur eine Hydropumpe vorgesehen. Darüber hinaus kann mit der Reduzierung eine Anzahl hydraulischer Komponenten eingespart werden. In Summe ergeben sich so ein geringerer vorrichtungstechnischer Aufwand und geringere Kosten.In contrast to working machines of the prior art, in which the working consumers and the driving consumers are each supplied by hydraulic pumps - one in the open and the other in a closed circuit - supplied with pressure medium, only one hydraulic pump is provided according to the invention. In addition, with the reduction of a number of hydraulic components can be saved. In total, this results in a lower technical device complexity and lower costs.
In einer Weiterbildung hat die Arbeitsmaschine eine Antriebmaschine, insbesondere einen Dieselmotor, über den der mechanische Antriebsstrang und vorteilhafter Weise auch die Hydromaschine antreibbar ist oder sind.In a development, the working machine has a drive machine, in particular a diesel engine, via which the mechanical drive train and advantageously also the hydraulic machine can be driven or are.
In einer Weiterbildung hat die Arbeitsmaschine eine Steuereinheit, über die in Abhängigkeit eines Lastdrucks der Verbraucher ein Arbeitsdruck der Hydromaschine, insbesondere um eine Druckdifferenz oberhalb eines höchsten der Lastdrücke, regelbar ist.In a further development, the working machine has a control unit, via which, depending on a load pressure of the consumer, a working pressure of the Hydraulic machine, in particular by a pressure difference above a highest of the load pressures, is adjustable.
Alternativ oder ergänzend ist die Steuereinheit derart ausgebildet, dass über sie in Abhängigkeit eines Lastdrucks der Verbraucher ein von den Verbrauchern angeforderter Druckmittelvolumenstrom regelbar ist.Alternatively or additionally, the control unit is designed in such a way that it can regulate a pressure medium volume flow demanded by the consumers as a function of a load pressure of the consumer.
Zur Erfassung und Meldung des oder der Lastdrücke an das Steuergerät und / oder an einen Pumpenregler hat die Arbeitsmaschine in einer Weiterbildung eine oder mehrere Druckerfassungseinheiten, über die ein Lastdruck oder ein jeweils höchster Lastdruck der Verbraucher erfassbar ist.For detecting and reporting the load or the load pressures to the controller and / or to a pump controller, the machine has in one development, one or more pressure detection units, via which a load pressure or a respective highest load pressure of the consumer can be detected.
Für den Bediener fühlbar direkt und gut bedienbar erweist sich die Arbeitsmaschine durch eine Weiterbildung, in der die Steuereinheit so ausgestaltet ist, dass über sie in Abhängigkeit einer Geschwindigkeits- und / oder Beschleunigungsanforderung eines, insbesondere vom Fahrer bedienbaren, Sollwertgebers ein jeweiliges Drehmoment und / oder eine jeweilige Geschwindigkeit des oder der Fahrverbraucher regelbar ist.The working machine proves to be directly and easily operable for the operator by a further development in which the control unit is designed in such a way that a respective torque and / or torque can be transmitted to it as a function of a speed and / or acceleration request of a setpoint generator which can be operated in particular by the driver a respective speed of the or the driving consumer is controllable.
In einer Weiterbildung zur Verbesserung der Kurvenfahrt ist die Steuereinheit derart ausgestaltet, dass über sie die Geschwindigkeitsanforderung mit einem Lenkeinschlag abgleichbar und ein kurveninnerer der Fahrverbraucher mit geringerer Geschwindigkeit steuerbar ist, als ein kurvenäußerer. So kann eine hohe Traktion auch in engen Kurvenfahrten erreicht werden und im Prinzip ein aktives, hydraulisches Differential bereitgestellt werden.In a further development for improving cornering, the control unit is configured in such a way that it can be used to adjust the speed requirement with a steering angle and a curve inside of the driving load can be controlled at a lower speed than a curve outside. Thus, a high traction can be achieved even in tight cornering and in principle an active, hydraulic differential can be provided.
In einer Weiterbildung hat die Arbeitsmaschine ein Zulauf, über den die Hydromaschine mit einer hydraulischen Steuereinrichtung fluidverbindbar ist, von der sich ein Arbeitsverbraucherzulauf zur Druckmittelversorgung des wenigstens einen Arbeitsverbrauchers und ein Fahrverbraucherzulauf zur Druckmittelversorgung des wenigstens einen Fahrverbrauchers erstrecken.In a further development, the working machine has an inlet, via which the hydraulic machine can be fluid-connected with a hydraulic control device, from which a working consumer inlet for supplying pressure to the at least one working consumer and a driving consumer inlet to the pressure medium supply of the at least one driving consumer extend.
Im einfachsten Fall ist diese Steuereinrichtung ein einfaches T- oder Y-Stück, ermöglicht also keinen steuernden Eingriff, sondern teilt den Druckmittelvolumenstrom auf.In the simplest case, this control device is a simple T or Y piece, thus allowing no controlling intervention, but divides the pressure fluid flow.
In einer bevorzugten Weiterbildung kann diese Steuereinrichtung steuernd, beispielsweise als Wegeventil, ausgebildet sein, sodass einer der Zuläufe (Arbeits- oder Fahrverbraucher) drosselbar und / oder absperrbar ist.In a preferred embodiment, this control device can be controlling, for example, designed as a directional control valve, so that one of the inlets (working or driving consumers) can be throttled and / or shut off.
In einer Weiterbildung ist ein Fahrverbraucherrücklauf vorgesehen, der sich mittelbar oder unmittelbar vom wenigstens einen Fahrverbraucher zurück zur hydraulischen Steuereinrichtung erstreckt.In a further development, a driving consumer return is provided which extends directly or indirectly from the at least one driving consumer back to the hydraulic control device.
In einer Weiterbildung ist der Fahrverbraucherrücklauf, insbesondere über die hydraulische Steuereinrichtung, mit dem Druckmittelreservoir, insbesondere gedrosselt, fluidverbindbar.In a further development, the driving consumer return, in particular via the hydraulic control device, with the pressure medium reservoir, in particular throttled, fluidly connected.
Insbesondere bezüglich eines geringen benötigten Bauraums erweist sich eine Weiterbildung als vorteilhaft, in der der wenigstens eine Fahrverbraucher als eine Radialkolbenmaschine ausgestaltet ist.In particular, with respect to a small space required a training proves to be advantageous in which the at least one driving consumer is designed as a radial piston machine.
Besonders bevorzugt ist der Fahrverbraucher freilauffähig, um den hydrostatischen Zusatzantrieb bei höherer Geschwindigkeit, beispielsweise oberhalb von 15kmh, deaktivieren zu können und Schaden zu vermeiden.Particularly preferably, the driving consumer is free-running, in order to deactivate the hydrostatic auxiliary drive at a higher speed, for example above 15kmh, and to avoid damage.
Die geforderte Freilauffähigkeit ist ein weiterer Grund für die Verwendung einer Radialkolbenmaschine als Fahrverbraucher. Das rührt daher, dass bei dieser Bauart mit vorrichtungstechnisch vergleichsweise einfachen Mitteln ein Abheben der Arbeitskolben von einer den Arbeitshub bestimmenden Steuerfläche (Hubkurve oder Hubfläche) und damit die Kraftlosschaltung des hydrostatischen Fahrverbrauchers (Freilauf oder „Freewheeling“) ermöglicht ist.The required free-wheeling capability is another reason for the use of a radial piston engine as a driving consumer. This is due to the fact that with this type of device relatively simple means of lifting the working pistons from a working stroke defining control surface (lifting curve or lifting surface) and thus the powerless switching of the hydrostatic driving consumer (freewheeling) is made possible.
In einer Weiterbildung hat die Arbeitsmaschine ein Ventil, über das der Fahrverbraucherrücklauf androsselbar ist, so dass am wenigstens einen Fahrverbraucher ein Gehäuse- oder Lecköldruck auf einen Wert oberhalb eines Drucks des Fahrverbraucherzulaufs einstellbar oder regelbar ist. Auf diese Weise kann das genannte Abheben der Arbeitskolben von der Hubkurve und das geforderte „Freewheeling“, insbesondere oberhalb von etwa 15kmh, bewirkt werden.In a further development, the working machine has a valve, via which the driving consumer return can be throttled, so that a housing or leak oil pressure can be set or regulated to a value above a pressure of the driving consumer intake on at least one driving consumer. In this way, the said lifting of the working piston of the lift curve and the required "free wheeling", in particular above about 15kmh, can be effected.
In einer Weiterbildung hat die Arbeitsmaschine einen Hydrospeicher, der mit dem Zulauf fluidverbindbar ist. Somit kann dieser über die Hydromaschine, insbesondere bei Druckmittelüberkapazität der Hydromaschine, mit Druckmittel befüllt werden, wodurch Druckmittelenergie speicherbar ist.In a further development, the working machine has a hydraulic accumulator which can be fluid-connected to the inlet. Thus, it can be filled with pressure medium via the hydraulic machine, in particular with pressure medium overcapacity of the hydraulic machine, whereby pressure medium energy can be stored.
Im Bedarfsfall, insbesondere zum Start einer Antriebsmaschine der Arbeitsmaschine ist in einer bevorzugten Weiterbildung diese Druckmittelenergie rekuperierbar, indem die Hydromaschine vom Steuergerät in den Motorbetrieb steuerbar ist und Druckmittel vom Hydrospeicher über die Hydromaschine entspannt wird.If necessary, in particular for starting a prime mover of the working machine, this pressure medium energy can be recuperated in a preferred development by the hydraulic machine from the control unit in the engine operation is controlled and pressure fluid from the hydraulic accumulator on the hydraulic machine is relaxed.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen mobilen Arbeitsmaschine ist in einer Zeichnung dargestellt. Anhand der Figur dieser Zeichnung wird die Erfindung nun näher erläutert.An embodiment of a mobile working machine according to the invention is shown in a drawing. With reference to the figure of this drawing, the invention will now be explained in more detail.
Die mobile Arbeitsmaschine
Drehmomentfest mit der Antriebsmaschine
Die Arbeitsverbrauchereinheit
Jede der Ventilsektionen ist dabei über einen Zulauf
Der Ventilsteuerblock
Jedes der Räder
Zudem weist die Fahrverbrauchereinheit
Zur Speicherung hydrostatischer Druckmittelenergie hat die mobile Arbeitsmaschine
Die mobile Arbeitsmaschine
Auch der Hydrospeicher
Zur Steuerung des oder der Arbeitsverbraucher
Als weitere Sensorik ist ein Schwenkwinkelsensor
Zunächst erfolgt eine Beschreibung eines Standbetriebs, in dem lediglich Arbeitsverbraucher, wie beispielsweise der Ladekran
Im Steuergerät
In einem Arbeitsbetrieb mit geringen Fahrgeschwindigkeiten ist sowohl die Arbeitsverbrauchereinheit
Über den Ventilsteuerblock
Über das Fahrpedal
In einem Fahrbetrieb kann die mobile Arbeitsmaschine
Die
Die Hydropumpe
Insbesondere ist die mobile Arbeitsmaschine
Durch die gezeigte Realisierung des hydrostatischen Fahrantriebes, genauer gesagt der Druckmittelversorgung der Fahrverbrauchereinheit
Mit der gezeigten Lösung ist eine Drehmomentregelung für die hydrostatische Fahrverbrauchereinheit
Bisher wurden hydrostatischen Zusatzantriebe, beispielsweise in Baumaschinen oder Baggern, im offenen Kreis, in der Regel mittels hydraulischem Load-Sensing betrieben. Damit konnte die Hydropumpe lediglich auf einen aus dem Antrieb hydraulisch abgegriffenen und hydraulisch gemeldeten Lastdruck reagieren und den von den Zumessblenden angeforderten Druckmittelvolumenstrom bereitstellen. Dies entsprach einer Volumenstromsteuerung.Until now, hydrostatic auxiliary drives, for example in construction machines or excavators, have been operated in an open circuit, as a rule by means of hydraulic load sensing. Thus, the hydraulic pump could only react to a hydraulically tapped from the drive and hydraulically reported load pressure and provide the requested by the metering orifices volume flow. This corresponded to a volume flow control.
Mit der erfindungsgemäß vom elektronischen Steuergerät
Offenbart ist eine mobile Arbeitsmaschine mit einem hydrostatischen Arbeitsverbraucher oder Anbaugerät und einem hydrostatischen Fahrverbraucher oder Hydromotor, wobei beide Verbraucher von der gleichen, im offenen hydraulischen Kreis betriebenen, Hydropumpe mit Druckmittel versorgbar sind.Disclosed is a mobile machine with a hydrostatic working load or attachment and a hydrostatic drive consumer or hydraulic motor, both consumers of the same, operated in an open hydraulic circuit, hydraulic pump can be supplied with pressure medium.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Cited By (1)
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EP4141293A1 (en) * | 2021-08-26 | 2023-03-01 | Robert Bosch GmbH | Method with a hydrostatic drive, hydraulic machine for supplying pressure medium, and hydrostatic drive having same |
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2018
- 2018-05-22 DE DE102018207945.5A patent/DE102018207945A1/en active Pending
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