DE102021115735A1

DE102021115735A1 - Drucküberwachungssysteme für hydrostatische getriebe und arbeitsfahrzeuge, die diese beinhalten

Info

Publication number: DE102021115735A1
Application number: DE102021115735.8A
Authority: DE
Inventors: Ross E. Jensen; David G. Reid
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 2020-07-22
Filing date: 2021-06-17
Publication date: 2022-01-27
Also published as: US11364914B2; US20220024455A1

Abstract

Ein Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe beinhaltet ein hydrostatisches Getriebe (24) und eine Drucksensordatenquelle. Das hydrostatische Getriebe (24) wiederum beinhaltet ein Getriebegehäuse (70), eine Schwenkjochbaugruppe (72), die drehbar in dem Getriebegehäuse (70) montiert ist, eine hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung (54), die einen Hydraulikpumpen-Motorkreis enthält, der zumindest teilweise in der Schwenkjochbaugruppe (72) ausgebildet ist, und eine Druckskaliervorrichtung, die fluidisch mit dem Hydraulikpumpen-Motorkreis gekoppelt ist. Die Druckskaliervorrichtung ist konfiguriert, um ein druckskaliertes Ausgangssignal zu erzeugen, das im Wesentlichen proportional zu einem Spitzenkreisdruck innerhalb des Hydraulikpumpen-Motorkreises ist. Die Drucksensordatenquelle ist fluidisch mit der Druckskaliervorrichtung gekoppelt und konfiguriert, um Drucksensordaten zu erzeugen, die das druckskalierte Ausgangssignal anzeigen.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Nicht zutreffend.
ANGABE ÜBER STAATLICH GEFÖRDERTE FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
Nicht zutreffend.
GEBIET DER OFFENBARUNG
Diese Offenbarung bezieht sich auf Drucküberwachungssysteme für hydrostatische Getriebe und auf Arbeitsfahrzeuge, die solche Drucküberwachungssysteme beinhalten.
HINTERGRUND DER OFFENBARUNG
Ein hydrostatisches unendlich stufenloses Getriebe (IVT) enthält eine Verdrängungs-Pumpen-Motor-Anordnung, die gesteuert werden kann, um das Ein-/Ausgangs-Drehzahlverhältnis des IVT zu variieren. Eine solche Pumpen-Motor-Anordnung enthält im Allgemeinen ein Paar sich hin- und herbewegender Axialkolbenvorrichtungen, die über einen Hydraulikkreislauf fluidisch miteinander verbunden sind. Wenn das IVT in eine bestimmte Richtung angetrieben wird, arbeitet eine der sich hin- und herbewegenden Axialkolbenvorrichtungen als Pumpe, während die andere Axialkolbenvorrichtung als Motor arbeitet. Durch Variation der Schwenkwinkel der Axialkolbenvorrichtungen können Drehmoment und Drehzahlausgabe des IVT mit relativ hoher Genauigkeit über einen kontinuierlichen Bereich gesteuert werden, der einen Nullwert umfasst. Durch diese Eigenschaften sind hydrostatische IVTs gut für die Integration in Arbeitsfahrzeuge geeignet, die häufig Motoren enthalten, die bei niedrigeren Bodengeschwindigkeiten unter sehr variablen Drehmomentbelastungen stehen. In bestimmten Fällen kann ein hydrostatisches IVT ferner ein multimodales (z. B. Planeten-)Getriebe beinhalten, das eine Auswahl zwischen mehreren Übersetzungsverhältnissen im laufenden Betrieb ermöglicht. In diesem Fall kann das hydrostatische IVT genauer als „hydromechanisches IVT“ bezeichnet werden und kann die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung verwenden, um die gewünschte kontinuierliche Ausgangsdrehzahlvariabilität bereitzustellen, während das multimodale Getriebe genutzt wird, um den IVT-Wirkungsgrad durch Minimieren von Leistungsübertragungsverlusten zu verbessern. Bestimmte hydromechanische IVTs beinhalten ferner eine leistungsaufteilende Konstruktion, um zum Beispiel die Drehmomentausgabe zwischen einer ersten IVT-Ausgangswelle, die den Antrieb des Arbeitsfahrzeugs antreibt, und einer zweiten IVT-Ausgangswelle zu verteilen, die verwendet wird, um andere angetriebene Komponenten an Bord des Arbeitsfahrzeugs mit mechanischer Leistung zu versorgen, oder die in einem austauschbaren Anbaugerät enthalten ist, das an dem Arbeitsfahrzeug angebracht ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
Ausführungsformen eines Drucküberwachungssystems für ein hydrostatisches Getriebe beinhalten ein hydrostatisches Getriebe und eine Drucksensordatenquelle. Das hydrostatische Getriebe wiederum beinhaltet ein Getriebegehäuse, eine Schwenkjochbaugruppe, die drehbar in dem Getriebegehäuse montiert ist, eine hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung, die einen Hydraulikpumpen-Motorkreis enthält, der zumindest teilweise in der Schwenkjochbaugruppe ausgebildet ist, und eine Druckskaliervorrichtung, die fluidisch mit dem Hydraulikpumpen-Motorkreis gekoppelt ist. Die Druckskaliervorrichtung ist konfiguriert, um ein druckskaliertes Ausgangssignal zu erzeugen, das im Wesentlichen proportional zu einem Spitzenkreisdruck innerhalb des Hydraulikpumpen-Motorkreises ist. Die Drucksensordatenquelle ist fluidisch mit der Druckskaliervorrichtung gekoppelt und ferner konfiguriert, um Drucksensordaten zu erzeugen, die das druckskalierte Ausgangssignal angeben.
In weiteren Ausführungsformen beinhaltet das Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe eine hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung mit einem Hydraulikpumpen-Motorkreis, ein Druckskalierventil (PSV), einen Drucksensor und eine Steuerung in Signalkommunikation mit dem Drucksensor. Das PSV weist einen PSV-Erfassungsanschluss auf, an dem ein Spitzenkreisdruck des Hydraulikpumpen-Motorkreises empfangen wird, wenn die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung in mindestens einer ersten Richtung angetrieben wird, sowie einen Signalausgang, an dem ein druckskaliertes Ausgangssignal erzeugt wird. Das druckskalierte Ausgangssignal ist im Wesentlichen proportional zum Spitzenkreisdruck. Der Drucksensor steht in Fluidverbindung mit dem Signalauslass und ist konfiguriert, um Drucksensordaten zu erzeugen, die das druckskalierte Ausgangssignal angeben, während die Steuerung konfiguriert ist, um den Spitzenkreisdruck innerhalb des Hydraulikpumpen-Motorkreises unter Verwendung der Drucksensordaten zu überwachen.
Ferner sind Ausführungsformen eines Arbeitsfahrzeugs vorgesehen, das mit einem hydrostatischen unendlich stufenlosen Getriebe (IVT) ausgestattet ist. In einer Ausführungsform beinhaltet das Arbeitsfahrzeug eine Steuerung zusätzlich zum hydrostatischen IVT. Das hydrostatische IVT wiederum beinhaltet eine hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung mit einem Hydraulikpumpen-Motorkreis, einem PSV und einem Drucksensor. Das PSV weist einen PSV-Erfassungsanschluss auf, an dem ein Spitzenkreisdruck aus dem Hydraulikpumpen-Motorkreis empfangen wird, einen Basisdruckeingang, an dem ein Basiseingangsdruck empfangen wird, und einen Signalausgang, an dem ein druckskaliertes Ausgangssignal erzeugt wird. Der Drucksensor steht in Fluidverbindung mit dem Signalauslass und ist konfiguriert, um Drucksensordaten zu erzeugen, die das druckskalierte Ausgangssignal anzeigen. Die Steuerung ist konfiguriert, um den Spitzendruck innerhalb des Hydraulikpumpen-Motorkreises unter Verwendung der Drucksensordaten zu schätzen, die von der Steuerung während des Betriebs des hydrostatischen IVT empfangen werden.
Die Details einer oder mehrerer Ausführungsformen sind in den beigefügten Zeichnungen sowie in der nachstehenden Beschreibung festgelegt. Andere Eigenschaften und Vorteile werden aus der Beschreibung und den Zeichnungen sowie aus den Ansprüchen ersichtlich.
Figurenliste
Mindestens ein Beispiel der vorliegenden Offenbarung wird nachstehend in Verbindung mit den folgenden Figuren beschrieben:

1 ist eine schematische Darstellung eines Arbeitsfahrzeugs (hier ein Traktor), das mit einem Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe ausgestattet ist, das ein hydromechanisches unendlich stufenloses Getriebe (IVT) beinhaltet, das eine Druckskaliervorrichtung in Form eines oder mehrerer Druckskalierventile (PSVs) enthält, wie in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
2 ist ein Ausschnitt des hydromechanischen IVT aus 1 in einer beispielhaften Implementierung der vorliegenden Offenbarung, bei der das hydromechanische IVT eine Schwenkjochbaugruppe enthält;
3 ist ein Ausschnitt eines Abschnitts des beispielhaften hydromechanischen IVT, wie in 2 dargestellt, und zeigt die Rückseite der Schwenkjochbaugruppe, an der eine beispielhafte Druckskaliervorrichtung montiert ist, deutlicher;
4 ist ein Ablaufschema des Drucküberwachungssystems für ein hydrostatisches Getriebe aus 1-3, wie gemäß einer beispielhaften Ausführungsform dargestellt;
5 ist ein schematischer Querschnitt eines PSV, das in dem Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe aus 1-4 in geeigneter Weise enthalten ist;
6 ist eine Querschnittsansicht, die eine Art und Weise veranschaulicht, in der das in 5 schematisch dargestellte PSV strukturiert implementiert werden kann im Rahmen einer Integration in die beispielhafte Ausführungsform in 3; und
7 ist ein Ablaufschema eines Drucküberwachungssystems für ein hydrostatisches Getriebe ähnlich dem in 4 gezeigten, und umfasst ein Paar von PSVs, die als Druckskaliervorrichtung dienen, und ein entsprechendes Paar von Drucksensoren, die als Drucksensordatenquelle dienen, wie es in Übereinstimmung mit einer weiteren beispielhaften Ausführungsform dargestellt wird.

Gleiche Referenzsymbole in den unterschiedlichen Zeichnungen bezeichnen gleiche Elemente. Aus Gründen der Einfachheit und Klarheit der Darstellung können Beschreibungen und Details bekannter Merkmale und Techniken weggelassen werden, um unnötiges Verdecken der in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung beschriebenen beispielhaften und nicht einschränkenden Ausführungsformen der Erfindung zu vermeiden. Es versteht sich ferner, dass Merkmale oder Elemente, die in den begleitenden Figuren erscheinen, nicht zwangsläufig maßstabsgetreu gezeichnet sind, sofern nicht anders vermerkt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind in den beigefügten Figuren der vorstehend kurz beschriebenen Zeichnungen dargestellt. Verschiedene Abwandlungen der beispielhaften Ausführungsformen können von Fachleuten in Betracht gezogen werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wie in den beigefügten Ansprüchen festgelegt.
ÜBERSICHT
Wie vorstehend erörtert, sind bestimmte Arbeitsfahrzeuge mit hydrostatischen unendlich stufenlosen Getrieben (IVTs) ausgestattet, die leistungsaufteilende Konstruktionen aufweisen und multimodale (z. B. Planeten-)Getriebeteilsysteme beinhalten. Derartige leistungsaufteilende hydromechanische IVTs sind gut für den Einsatz an Bord von Arbeitsfahrzeugen geeignet, um kontinuierlich variable Übersetzungsverhältnisse, hohe Leistungsübertragungseffizienzen und andere Vorteile bereitzustellen. Wenn es beispielsweise in einen Traktor integriert ist, kann ein hydromechanisches IVT einen ersten Drehmomentübertragungsweg bereitstellen, der sich durch das IVT und die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung erstreckt; und einen zweiten Drehmomentübertragungsweg, der sich durch das IVT erstreckt, während die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung umgangen wird. Der erste Drehmomentübertragungsweg kann den Traktormotor mechanisch mit den angetriebenen Rädern des Traktors und anderen variablen Lasten verbinden, wodurch es der hydrostatischen Pumpen-Motor-Anordnung ermöglicht wird, eine kontinuierlich einstellbare Ausgangsdrehzahl über einen Drehzahlbereich bereitzustellen, der für den Traktorantrieb optimiert ist. Vergleichbar kann der zweite Drehmomentübertragungsweg den Traktormotor mechanisch mit einer Zapfwelle (PTO) des Traktors verbinden; das heißt einer Drehwelle, die, wenn sie an eine Gegenwelle gekoppelt ist, die an einem austauschbaren Arbeitsgerät bereitgestellt ist, das von dem Traktor gezogen wird, einen Bruchteil der Drehleistung, die von dem Traktormotor erzeugt wird, auf bewegliche Komponenten an Bord des Arbeitsgeräts überträgt.
Während die oben beschriebenen Vorteile bereitgestellt werden, begegnen leistungsaufteilende hydromechanische IVTs (und leistungsaufteilende hydrostatische Getriebe im Allgemeinen) bestimmten technischen Herausforderungen. Eine solche Herausforderung tritt auf, wenn versucht wird, die Drehmomentaufteilung oder -verteilung zwischen den verschiedenen Drehmomentübertragungswegen durch das IVT genau zu überwachen. Im Allgemeinen kann die Drehmomentaufteilung zwischen dem hydraulischen Drehmomentübertragungsweg (d. h. dem Drehmomentübertragungsweg, der sich durch die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung erstreckt) und dem nicht-hydraulischen (z. B. PTO) Drehmomentübertragungsweg wie folgt bestimmt werden. Zunächst kann die hydraulische Drehmomentübertragung durch die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung geschätzt werden. Die geschätzte hydraulische Drehmomentübertragung kann dann mit der aktuellen Leistungsausgabe des Motors verglichen werden, um die aktuelle Drehmomentübertragung durch den nicht-hydraulischen (z. B. PTO) Drehmomentübertragungsweg abzuleiten. Die Größe der hydraulischen Drehmomentübertragung durch die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung kann auch auf relativ einfache Weise berechnet werden; z. B. als Funktion der Pumpenverdrängung, des Stromspitzendrucks („High-Side“) innerhalb des Hydraulikpumpen-Motorkreises und anderer sekundärer Faktoren, wie etwa des hydrostatischen Wirkungsgrades. Die Pumpenverdrängung pro Umdrehung kann wiederum geschätzt werden, indem die relativen Drehzahlen der Pumpenmotor-(Axialkolben-)Vorrichtungen, die in der Pumpen-Motor-Anordnung enthalten sind, verglichen werden, während Leckagen oder andere hydrostatische Ineffizienzen kompensiert werden. In anderen Fällen kann Verdrängung der hydrostatischen Pumpe auf andere Weise geschätzt werden, beispielsweise durch Berücksichtigung bekannter Geometrien und Messung der jeweiligen Schwenkwinkel der Axialkolben-Hydraulikvorrichtungen.
Zusätzliche technische Herausforderungen können auftreten, wenn versucht wird, den Spitzen- oder „High-Side“-Kreisdruck innerhalb des Hydraulikpumpen-Motorkreises zu messen. Solche technischen Herausforderungen treten tendenziell auf, wenn der Hydraulikpumpen-Motorkreis in einer beweglichen Unterbaugruppe oder „Schwenkjochbaugruppe“ gebildet wird, die in einem größeren, statischen Gehäuse des Getriebes enthalten ist, das hier als das „Getriebegehäuse“ bezeichnet wird. Zusätzlich können die Spitzen- oder „High-Side“-Drücke innerhalb des Hydraulikpumpen-Motorkreises während des Getriebebetriebs stark erhöht sein. Beispielsweise kann der Spitzen- oder „High-Side“-Kreisdruck zumindest in einigen Implementierungen 700 bar übersteigen, und sich möglicherweise 1000 bar nähern oder übersteigen. Solche Bedingungen machen es sehr schwierig, den Spitzenkreisdruck innerhalb des Hydraulikpumpen-Motorkreises auf eine Weise direkt zu messen, die aus den nachstehend erörterten Gründen genau, kostengünstig und konstruktiv robust ist.
Es kann möglich sein, einen spezialisierten Drucksensor mit erhöhten Druckmessfähigkeiten in die Schwenkjochbaugruppe zu integrieren, um lokal den Spitzen- bzw. High-Side-Kreisdruck zu messen; jedoch sind solche spezialisierten Drucksensoren tendenziell relativ teuer und weisen eine unzureichende Lebensdauer für Arbeitsfahrzeug- bzw. Gelände-Anwendungen auf. Ferner erfordert das Leiten von elektrischer Leistung zu und von Signalen von einem solchen integrierten Drucksensor typischerweise unerwünscht komplexe Drahtführungsschemata, bei denen interne Drähte in erwärmtes Öl eingetaucht sind, während externe Drähte durch einen oder mehrere Kabelbäume gestützt werden, die an der Schwenkjochbaugruppe befestigt sind. Solche Probleme können in begrenztem Maße durch Anordnen des Drucksensors außerhalb der Schwenkjochbaugruppe und Leiten des Spitzenkreisdrucks zu dem entfernt angeordneten Drucksensor abgemildert werden. Das Führen derartig stark erhöhter Spitzenkreisdrücke durch einen Schlauch (oder eine ähnlich flexible Leitung, die in der Lage ist, die Schwenkwirkung der Schwenkjochbaugruppe aufzunehmen), um eine entfernte Erfassungsarchitektur zu ermöglichen, stellt jedoch zusätzliche Probleme dar, wie etwa Probleme im Zusammenhang mit Schlauchleckagen und Versteifungen unter solch hohen Druckbelastungen. Ferner erfordert ein solcher entfernter Erfassungsansatz in der Regel immer noch die Verwendung eines spezialisierten Drucksensors mit Hochdruckerfassungsfähigkeiten, die mit den oben genannten Einschränkungen verbunden sind. In einem alternativen Ansatz kann der Spitzenkreisdruck (oder genauer gesagt, das Hydraulikfluid, das den Spitzenkreisdruck trägt) durch eine Lagerstütze der Schwenkjochbaugruppe und schließlich zu einem Sensor außerhalb der Schwenkjochbaugruppe geleitet werden. Ein solches Leitschema erfordert jedoch in der Regel die Verwendung einer Hochdruckdrehdichtung, die tendenziell teuer und leckageanfällig ist. Auch eine solche Lösung umgeht nicht die Notwendigkeit eines spezialisierten Drucksensors mit ausreichend erhöhten Druckerfassungsfähigkeiten, um den Spitzen- bzw. High-Side-Kreisdruck abzutasten.
Zumindest aus diesen Gründen tritt ein zweites, spezifischeres technisches Problem beim Versuch auf, die stark erhöhten Spitzen- oder „High-Side“-Kreisdrücke innerhalb des Hydraulikpumpen-Motorkreises eines hydromechanischen IVT (oder eines anderen hydrostatischen Getriebes) zu messen. Ausführungsformen des Drucküberwachungssystems für ein hydrostatisches Getriebe berücksichtigen dieses technische Problem. Insbesondere beinhalten Ausführungsformen des Drucküberwachungssystems für hydrostatisches Getriebe eine einzigartige mechanische Druckskaliervorrichtung, die ein oder mehrere Druckskalierventile (PSVs) beinhaltet oder in Form davon vorliegt. Derartige PSVs tasten die Spitzenkreisdrücke innerhalb eines Hydraulikpumpen-Motorkreises mechanisch ab und wandeln solche erhöhten Drücke in entsprechende Niederdruckfluidsignale um. Diese Fluidsignale werden hier als „druckskalierte Ausgangssignale“ bezeichnet und werden von einem gegebenen PSV erzeugt, um im Wesentlichen proportional zu den Spitzenkreisdrücken zu sein (oder diese anzuzeigen), die innerhalb eines Hydraulikpumpen-Motorkreises zu jedem gegebenen Zeitpunkt auftreten. Gleichzeitig weist, wenn die Pumpen-Motor-Anordnung in eine bestimmte Richtung angetrieben und unter Last gesetzt wird, das druckskalierte Ausgangssignal einen Druck auf, der deutlich geringer ist als der Spitzenkreisdruck; z. B. kann in Ausführungsformen das druckskalierte Ausgangssignal um einen Faktor von zehn oder mehr relativ zu dem Spitzenkreisdruck (High-Side-Kreisdruck) nach unten skaliert werden. Aufgrund seines geringeren Wertes kann das druckskalierte Ausgangssignal unter Verwendung leicht verfügbarer, nicht spezialisierter Drucksensoren mit verringerten Druckerfassungsfunktionen gemessen werden. Solche „nicht spezialisierten“ Drucksensoren (im Folgenden „Drucksensoren mit hoher Lebensdauer“) können kostengünstiger und genauer sein und/oder eine größere strukturelle Haltbarkeit im Vergleich zu spezialisierten Drucksensoren mit hohen Druckerfassungskapazitäten aufweisen.
Abhängig von der Implementierung können ein oder mehrere Drucksensoren mit hoher Lebensdauer in einer Drucksensordatenquelle enthalten sein, die fluidisch mit der Druckskaliervorrichtung gekoppelt ist und betriebsfähig mit einem Verarbeitungsteilsystem oder einer „Steuerung“ gekoppelt ist, die ferner in dem Drucküberwachungssystem enthalten ist. Während des IVT-Betriebs verwendet die Steuerung Drucksensordaten von der Drucksensordatenquelle, um den Spitzen- oder High-Side-Kreisdruck innerhalb des Hydraulikpumpen-Motorkreises zu überwachen. Ferner kann die Steuerung in Implementierungen den Spitzenkreisdruck verwenden, um andere druckbezogene Parameter zu bestimmen, wie etwa eine geschätzte Größe des Drehmoments, das derzeit durch die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung übertragen wird; oder allgemeiner durch den hydraulischen Drehmomentübertragungsweg des IVT, wenn es eine drehmoment- oder leistungsaufteilende Konstruktion besitzt. Darüber hinaus kann die Steuerung in Ausführungsformen, in denen das Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe an Bord eines Traktors (oder eines ähnlichen Arbeitsfahrzeugs) mit einer Zapfwelle eingesetzt wird, wiederholt ein aktuelles Drehmoment berechnen, das durch die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung übertragen wird, teilweise auf Grundlage des Spitzenkreisdrucks; und kann eine Leistungsabgabe des Arbeitsfahrzeugmotors als Reaktion auf Schwankungen des aktuellen Drehmoments, das durch die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung übertragen wird, relativ zu einem geschätzten Drehmoment, das durch die Zapfwelle übertragen wird, selektiv variieren. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuerung ein numerisches Auslesen oder eine grafische Anzeige des aktuellen Drehmomentniveaus, das durch die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung übertragen wird, des aktuellen Drehmomentniveaus, das durch die Zapfwelle übertragen wird, oder anderer solcher Parameter auf einer Anzeigevorrichtung bereitstellen, die sich innerhalb der Kabine oder Bedienerstation des Arbeitsfahrzeugs befindet.
In Ausführungsformen, in denen das Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe eine Schwenkjochbaugruppe beinhaltet, kann die Drucksensordatenquelle (z. B. einen oder mehrere Drucksensoren mit hoher Lebensdauer beinhaltend) in die Schwenkjochbaugruppe selbst integriert oder an einer Außenfläche davon montiert werden. In anderen Fällen kann die Drucksensordatenquelle außerhalb der Schwenkjochbaugruppe angeordnet sein, wobei der/die Drucksensor/en mit hoher Lebensdauer möglicherweise an dem Getriebegehäuse befestigt ist/sind, sodass sich die Schwenkjochbaugruppe relativ zu dem/den Drucksensor/en dreht/drehen, wenn die Schwenkwinkel der Axialkolbenvorrichtungen während des Getriebebetriebs eingestellt werden. Eine solche entfernte Positionierung der Drucksensordatenquelle wird durch den reduzierten Druck des druckskalierten Ausgangssignals relativ zum Spitzenkreisdruck erleichtert. Insbesondere kann das Hydraulikfluid, das das druckskalierte Ausgangssignal trägt, durch flexible Schläuche oder andere Leitungen mit verringerter Leckagegefahr und Leitungsversteifung aufgrund der verringerten Hydraulikdrücke während des Transports geleitet werden. Alternativ kann das druckskalierte Ausgangssignal über eine Lagerschnittstelle, die die Schwenkjochbaugruppe trägt, zu der Drucksensordatenquelle geleitet werden, wobei aufgrund des verringerten Drucks des druckskalierten Ausgangssignals eine kostengünstige Niederdruckdrehdichtung verwendet wird. Als weiterer Vorteil kann das Anordnen des/der Drucksensors/en mit hoher Lebensdauer außerhalb der Schwenkjochbaugruppe auch den Sensorzugriff und den Austausch während Wartungsvorgängen erleichtern. Das Endergebnis ist dann ein hydromechanisches IVT oder ein anderes hydrostatisches Getriebe, das eine Überwachung des Spitzenkreisdrucks eines Hydraulikpumpen-Motor-Kreislaufs in einer genauen, zuverlässigen und langlebigen Weise ermöglicht, die für den Einsatz in rauen Umgebungen geeignet ist, in denen Arbeitsfahrzeuge häufig betrieben werden.
Eine zusätzliche Beschreibung eines beispielhaften Drucküberwachungssystems für ein hydrostatisches Getriebe an Bord eines Arbeitsfahrzeugs wird nun im Zusammenhang mit den 1-7 erörtert. In der nachstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsform enthält das Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe ein hydromechanisches IVT mit einer leistungs- oder drehmomentaufteilenden Architektur, die Drehleistung von einem Arbeitsfahrzeugmotor an angetriebene Lasten entlang zweier Drehmomentübertragungswege liefert. Ungeachtet des folgenden Beispiels kann das Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe in weiteren Ausführungsformen verschiedene andere Arten von hydrostatischen Getrieben enthalten, einschließlich stufenloser Getriebe (CVTs) mit Ausnahme von IVTs, IVTs (oder CVTs) mit unterschiedlichen leistungsaufteilenden (oder möglicherweise nicht leistungsaufteilenden) Konstruktionen und IVTs mit rein hydrostatischen (statt hydromechanischen) Konstruktionen. Ferner verwendet die Steuerung des nachstehend beschriebenen beispielhaften Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe den überwachten hydraulischen Spitzendruck, um zusätzlich eine hydraulische Drehmomentübertragung durch eine hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung zu verfolgen oder zu überwachen, um zum Beispiel eine Drehmomentverteilung zwischen einem hydraulischen Drehmomentübertragungsweg und einem nicht-hydraulischen (PTO) Drehmomentübertragungsweg zu ermitteln. Auch hier muss das Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe solche Funktionen nicht in allen Ausführungsformen ausführen, vorausgesetzt, dass das Überwachungssystem einen Spitzen- bzw. High-Side-Kreisdruck innerhalb eines Hydraulikpumpen-Motorkreises unter Verwendung einer Druckskaliervorrichtung überwacht, die ein oder mehrere PSVs beinhaltet, wie nachstehend näher beschrieben. Schließlich können Ausführungsformen des Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe, wenngleich nachstehend im Zusammenhang mit einem bestimmten Arbeitsfahrzeugtyp (Traktor) erörtert, in verschiedene andere Arbeitsfahrzeuge integriert werden, die ein hydrostatisches Getriebe enthalten, das von einer verbesserten Überwachung des Spitzen- bzw. High-Side-Kreisdrucks profitiert, unabhängig davon, ob solche Arbeitsfahrzeuge in der Land- oder Forstwirtschaft, Bau- oder Bergbauindustrie oder einem anderen industriellen Kontext eingesetzt werden.
MIT EINEM BEISPIELHAFTEN DRUCKÜBERWACHUNGSSYSTEM FÜR EIN HYDROSTATISCHES GETRIEBE AUSGESTATTETER TRAKTOR
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Traktor 20 mit einem Drucküberwachungssystem für hydrostatisches Getriebe 22 (hier IVT) ausgestattet, wie es in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dargestellt wird. In dem dargestellten Beispiel beinhaltet das Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe 22 ein hydromechanisches IVT 24 mit einer Eingangswelle 26, einer ersten Abtriebswelle 28 und einer zweiten Abtriebswelle 30. Die Eingangswelle 26 des hydromechanischen IVT 24 ist mechanisch mit der Ausgangswelle 32 eines Traktormotors 34 verbunden, wie beispielsweise einem Schwerlastdieselmotor oder anderen Verbrennungsmotor, der sich in einem Motorraum 36 des Traktors 20 befindet. Die Drehung der Motorausgangswelle 32 treibt die Mitdrehung der IVT-Eingangswelle 26 an, was wiederum die Drehung der IVT-Ausgangswellen 28, 30 antreibt, wenn der Traktor 20 in einer Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung angetrieben wird. Die erste IVT-Ausgangswelle 28 ist im veranschaulichten Beispiel als Zapfwelle (PTO) ausgebildet und wird im Folgenden als „Zapfwellenausgang 28“ bezeichnet. Wenn der Zapfwellenausgang 28 an ein nicht dargestelltes zapfwellengetriebenes Anbaugerät gekoppelt ist, das durch den Traktor 20 gezogen wird, wie etwa eine Ballenpresse oder ein Bodenbearbeitungsgerät, kann der Zapfwellenausgang 28 über eine Zapfwellenkupplung an eine entsprechende Welle des Geräts gekoppelt werden, wobei die Drehung des Zapfwellenausgangs 28 die angetriebenen Komponenten des Geräts in Bewegung bringt. Demgegenüber kann die zweite IVT-Ausgangswelle 30 die Form einer Antriebswelle annehmen oder mit dieser gekoppelt werden, die Drehkraft an alle oder eine Teilmenge der Traktorräder 38 abgibt, wenn sie durch den Motor 34 über das hydromechanische IVT 24 angetrieben wird. Beispielsweise ist die IVT-Ausgangswelle 30 in einer Ausführungsform eine mechanische Vorderradantriebswelle (MFWD), durch die die Vorderräder 38 des Traktors 38 angetrieben werden. Die zweite IVT-Ausgangswelle 30 (oder die erste IVT-Ausgangswelle 28) kann in Ausführungsformen auch verwendet werden, um Drehkraft an andere nicht dargestellte variable Lasten, einschließlich verschiedener Pumpen oder Antriebe, an Bord des Traktors 20 zu liefern.
Wie durch gestrichelte Linien angedeutet, die die verschiedenen Wellen 26, 28, 30 in der schematischen Darstellung von 1 verbinden, erstrecken sich zwei Drehmomenttransfer- oder Übertragungswege 40, 42 ausschließlich oder überwiegend parallel durch das hydromechanische IVT 24. Insbesondere erstreckt sich ein erster Drehmomentübertragungsweg 40 von der IVT-Eingangswelle 26, durch das hydromechanische IVT 24 und zum Zapfwellenausgang 28. Ein zweiter Drehmomentübertragungsweg 42 erstreckt sich von der IVT-Eingangswelle 26 durch das hydromechanische IVT 24 und zu der zweiten Ausgangswelle 30 des hydromechanischen IVT 24. Der erste Drehmomentübertragungsweg 40 wird hier als der „PTO-Drehmomentübertragungsweg 40“ bezeichnet, da er mit der PTO-Kupplung des Traktors 20 verbunden ist, während der zweite Drehmomentübertragungsweg 42 als der „hydraulische Drehmomentübertragungsweg 42“ bezeichnet wird. Das Wort „hydraulisch“ in „hydraulischer Drehmomentübertragungsweg 42“ bedeutet, dass sich dieser Drehmomentübertragungsweg durch eine hydrostatische Pumpen-Motor-Baugruppe oder - Anordnung 54 erstreckt, die in dem nachstehend beschriebenen hydrostatischen Teilsystem 46 enthalten ist.
Im veranschaulichten Beispiel enthält das hydromechanische IVT 24 ein multimodales Planetenteilsystem 44 und ein hydrostatisches Teilsystem 46. Das Teilsystem 44 beinhaltet (neben anderen, nicht veranschaulichten Komponenten) zuerst das multimodale Planetenteilsystem 44, ein Planetengetriebe 48 und ein oder mehrere Kupplungsmodule 50. Das/die Kupplungsmodul/e 50 kann/können selektiv durch die unten beschriebene Steuerung 52 aktiviert oder eingerückt werden (z. B. über eine Übertragung von Befehlen an zugehörige Stellglieder, wie etwa ventilbetätigte Kolben), um das Übersetzungsverhältnis über das Planetengetriebe 48 zu variieren. Beispielsweise kann in Ausführungsformen die Aktivierung oder der Eingriff eines bestimmten Kupplungsmoduls 50 ändern, welches Zahnradelement (z. B. ein Sonnenrad, ein Hohlrad oder eine Planetenträgereinheit) als mechanischer Eingang und/oder mechanischer Ausgang des Planetengetriebes 48 dient, wodurch die Auswahl von zwei oder mehreren diskreten Übersetzungsoptionen für E/A-Drehzahl- und Drehmoment-Drehzahlumwandlung ermöglicht wird. Dies ermöglicht es der Steuerung 52, ein optimales Übersetzungsverhältnis auszuwählen, das am besten für verschiedene Betriebsbedingungen geeignet ist, die beim Betreiben des Traktors 20 auftreten, einschließlich beispielsweise des Traktorbetriebs bei niedrigen Bodengeschwindigkeiten und hohen Drehmomentanforderungen (wie sie häufig auftreten, wenn der Traktor 20 verwendet wird, um bestimmte Arbeitsaufgaben auszuführen) sowie des Traktorbetriebs bei höheren Bodengeschwindigkeiten und niedrigeren Drehmomentbelastungen (wie sie häufig auftreten, wenn der Traktor 20 im Verkehr auf öffentlichen oder privaten Straßen eingesetzt wird). Aufgrund dieser strukturellen Anordnung wird dem hydromechanischen IVT 24 eine verbesserte E/A-Variabilität zwischen der Eingangswelle 26 und der Abtriebswelle 30 verliehen, die diejenige übersteigt, die ansonsten allein durch den Einschluss des hydrostatischen Teilsystems 46 erreichbar ist. Ferner wird der Wirkungsgrad des hydromechanischen IVT 24 aufgrund der verringerten Leistungsverluste, die durch das multimodale Planetenteilsystem 44 erreicht werden, im Vergleich zu einem vergleichbaren, aber rein hydrostatischen IVT erhöht. Ungeachtet dieser Vorteile kann dem hydromechanischen IVT 24 in weiteren Implementierungen des Drucküberwachungssystems für ein hydrostatisches Getriebe 22 ein solches multimodales Planeten-(oder anderes Getriebe-)Teilsystem 44 fehlen oder anderweitig relativ zu dem veranschaulichten Beispiel variieren.
Das hydrostatische IVT-Teilsystem 46 enthält eine hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung 54 und eine Druckskaliervorrichtung 56, die fluidisch mit einem Hydraulikkreis gekoppelt ist, der in der Pumpen-Motor-Anordnung 54 enthalten ist. Die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung 54 kann wiederum eine beliebige Kombination von fluidisch miteinander verbundenen hydraulischen Maschinen oder Vorrichtungen beinhalten, die zum Umwandeln einer rotierenden Eingangsleistung (Drehmoment und Drehzahl) in eine variable rotierende Ausgangsleistung (Drehmoment und Drehzahl) geeignet sind. In einer gemeinsamen Konstruktion enthält die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung 54 eine erste Axialkolbenvorrichtung, eine zweite Axialkolbenvorrichtung und einen Hydraulikpumpen-Motorkreis, der die Axialkolbenvorrichtungen fluidisch miteinander verbindet. Die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung 54 kann in Ausführungsformen umkehrbar sein und kann daher in jeder Drehrichtung angetrieben werden; der Begriff „Drehrichtung“ definiert in diesem Zusammenhang die Drehrichtung der Ausgangswelle der hydrostatischen Pumpen-Motor-Anordnung 54. Jede der Axialkolbenvorrichtungen kann in bestimmten Implementierungen entweder als Pumpe oder als Motor arbeiten, je nachdem, in welche bestimmte Richtung die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung 54 zu einem bestimmten Zeitpunkt angetrieben wird. Die Pumpen-Motor-Anordnung 54 muss jedoch nicht in allen Implementierungen umkehrbar sein; daher kann die Pumpen-Motor-Anordnung 54 in alternativen Ausführungsformen des Drucküberwachungssystems für ein hydrostatisches Getriebe 22 und abhängig von der besonderen Auslegung des betreffenden Getriebes ausschließlich in einer einzigen Richtung angetrieben werden. Eine zusätzliche Beschreibung einer hydrostatischen Pumpen-Motor-Anordnung, die zur Verwendung als die Pumpen-Motor-Anordnung 54 geeignet ist, wird im Folgenden in Verbindung mit dem Ablaufschema aus 4 gezeigt werden.
Unter fortgesetzter Bezugnahme auf 1, und wie oben angemerkt, enthält das hydromechanische IVT 24 ferner eine Druckskaliervorrichtung 56. Die Druckskaliervorrichtung 56 kann jede Form annehmen, die geeignet ist, ein Fluidsignal mit relativ niedrigem Druck zu erzeugen, das im Wesentlichen proportional zu dem Spitzen- oder High-Side-Kreisdruck innerhalb des Hydraulikpumpen-Motorkreises ist oder anderweitig darauf hinweist, wenn die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung 54 in eine bestimmte Richtung angetrieben wird. Dieses fluidische Signal wird im Folgenden als „druckskaliertes Ausgangssignal 60“ bezeichnet. Der Begriff „druckskaliert“ in „druckskaliertes Ausgangssignal“ bedeutet, dass der Druck des Ausgangssignals 60 im Wesentlichen proportional zu dem Spitzenkreisdruck innerhalb des Pumpen-Motorkreises ist (oder anderweitig darauf hinweist), aber relativ dazu um einen Faktor reduziert ist (nach unten skaliert), möglicherweise in der Größenordnung von einer oder zwei Größen. In verschiedenen Ausführungsformen enthält die Druckskaliervorrichtung 56 mindestens ein Druckskalierventil oder „PSV“ 58, das eine solche mechanische Skalierfunktion bereitstellt; d. h. die Erzeugung eines reduzierten, druckskalierten Ausgangssignals, das im Wesentlichen proportional zu dem Spitzenkreisdruck (High-Side) innerhalb des Hydraulikpumpen-Motorkreises ist. Zusätzliche Arten, in denen das PSV 58 (oder die PSVs 58) ein solches druckskaliertes Ausgangssignal 60 erzeugen können, das den Spitzenkreisdruck in einem Hydraulikpumpen-Motorkreis angibt, werden im Folgenden in Verbindung mit den 5-6 erörtert.
Das druckskalierte Ausgangssignal 60 wird einer Drucksensordatenquelle 62 zugeführt, die fluidisch mit dem PSV 58 (oder PSVs 58) gekoppelt ist, das in der Druckskaliervorrichtung 56 enthalten ist. Die Drucksensordatenquelle 62 beinhaltet oder nimmt die Form von mindestens einem Drucksensor 64 an, der Drucksensordaten (ein elektronisches Signal) zur Eingabe in die elektronische Steuerung 52 erzeugt, die ferner in dem Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe 22 enthalten ist. Dementsprechend kann/können der/die in der Drucksensordatenquelle 62 enthaltene/n Drucksensor/en 64 in Ausführungsformen Wandler zum Umwandeln des Fluidsignals (des druckskalierten Ausgangssignals 60) in ein elektrisches (digitales oder analoges) Signal sein, das zur Abgabe an die Steuerung 52 über eine kabelgebundene oder drahtlose Verbindung geeignet ist, die durch den Pfeil 66 dargestellt wird. Die von der Drucksensordatenquelle 62 erzeugten Daten werden hier allgemein als „Drucksensordaten“ bezeichnet und können auch zusätzliche Daten in Ausführungsformen enthalten, wobei solche Daten einen Low-Side-Druck angeben, der ferner in dem Hydraulikpumpen-Motorkreis in Implementierungen enthalten ist, in denen die Druckskaliervorrichtung 56 mehrere PSVs 58 enthält, die weiter unten in Verbindung mit 7 gezeigt werden.
Der Begriff „Steuerung“, wie er in diesem Dokument erscheint, wird in einem nicht einschränkenden Sinne verwendet, um sich allgemein auf die Verarbeitungsarchitektur des Drucküberwachungssystems für ein hydrostatisches Getriebe 22 zu beziehen. Die Steuerung 52 kann eine beliebige praktische Anzahl von Prozessoren, Steuercomputern, computerlesbaren Speichern, Stromversorgungen, Speichergeräten, Schnittstellenkarten und anderen standardisierten Komponenten beinhalten oder damit verbunden sein. Die Steuerung 52 des Drucküberwachungssystems für ein hydrostatisches Getriebe 22 kann ferner eine beliebige Anzahl von Firmware- und Softwareprogrammen oder computerlesbaren Anweisungen enthalten oder mit diesen interagieren, die zur Ausführung der verschiedenen hier beschriebenen Prozessaufgaben, Berechnungen und Steuer-/Anzeigefunktionen dienen. In einer Ausführungsform beinhaltet die Steuerung 52 eine Motorsteuereinheit (Engine Control Unit - ECU), die dem Traktormotor 34 zugeordnet ist, oder nimmt deren Form an. Während des Betriebs des Drucküberwachungssystems für ein hydrostatisches Getriebe 22 empfängt die Steuerung 52 die Drucksensordaten von dem/den Drucksensor/en 46. Die Steuerung 52 verwendet diese Daten, um den Spitzenkreisdruck innerhalb des Hydraulikpumpen-Motorkreises der Pumpen-Motor-Anordnung 54 zu überwachen und möglicherweise andere Berechnungs- oder Überwachungsfunktionen durchzuführen, wie weiter unten erörtert. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuerung 52 den aktuellen Spitzen- oder High-Side-Kreisdruck (oder andere druckbezogene Parameter) an eine Anzeigevorrichtung ausgeben, die sich in der Kabine des Traktors 20 befindet, um einem Bediener des Traktors visuell dargestellt zu werden, wie zum Beispiel eine numerische Anzeige, ein virtuelles Manometer oder eine andere derartige Grafik auf dem Bildschirm der Anzeigevorrichtung.
Wie allgemein durch einen Pfeil 68 in 1 gezeigt, ist die Steuerung 52 ferner betriebsfähig an eine beliebige Anzahl von betätigten Vorrichtungen gekoppelt, die gesteuert werden können, um die Leistungsabgabe des Traktormotors 34 zu regulieren; z. B. Stellglieder (z. B. Dosierventile), die den Durchfluss von dosiertem Kraftstoff regulieren, und/oder Stellglieder (z. B. Drosselventile), die den Brennkammern des Traktormotors 34 bereitgestellten Luftstrom regulieren. In Ausführungsformen plant oder regelt die Steuerung 52 vorteilhafterweise den Betrieb des Traktormotors 34, um die Motorleistungsabgabe zu maximieren, während sie verhindert, dass die Leistung oder das Drehmoment, die/das auf eine bestimmte Komponente übertragen wird, die durch das hydromechanische IVT 24 angetrieben wird, einen oberen oder maximalen Schwellenwert überschreitet, über dem angetriebene Komponenten an Bord des Traktors 20 und zapfwellengetriebene Anbaugeräte, die an den Traktor 20 gekoppelt sind, vorzeitigen Verschleiß oder potenzielle Schäden erfahren können. Da die maximalen Leistungskapazitäten dieser Komponenten oder Systeme, die durch die IVT-Ausgangswellen 28, 30 angetrieben werden, bekannt sein können, kann die Steuerung 52 den Traktormotor 34 planen, um die Motorleistungsabgabe zu maximieren, wenn die Leistungsaufteilung oder Drehmomentaufteilung zwischen den Drehmomentübertragungswegen 40, 42 bestimmt werden kann. Da ferner die Leistungsabgabe des Motors 34 während des Traktorbetriebs durch die Steuerung 52 überwacht werden kann, kann die Drehmomentaufteilung zwischen den Drehmomentübertragungswegen 40, 42 durch die Steuerung 52 bestimmt werden, wenn das Drehmoment oder die Leistungsübertragung durch einen der beiden Drehmomentübertragungswege 40, 42 geschätzt werden kann. Aus diesem oder anderen Gründen kann es wünschenswert sein, die Leistungsübertragung durch die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung 54 als eine Funktion der Verdrängung der hydrostatischen Pumpen-Motor-Anordnung innerhalb der hydrostatischen Pumpen-Motor-Anordnung 54 und des Spitzen- oder High-Side-Kreisdrucks in zumindest einigen Implementierungen des Drucküberwachungssystems für ein hydrostatisches Getriebe 22 zu messen.
Unter Bezugnahme nun auf 2 ist eine beispielhafte Implementierung des hydromechanischen IVT 24 in einem Ausschnitt dargestellt. Das hydromechanische IVT 24 beinhaltet ein Hauptgetriebegehäuse 70, in dem die oben beschriebene hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung 54 untergebracht ist. Hier ist zu sehen, dass die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung 54 eine Schwenkjochbaugruppe 72 beinhaltet, die in der Lage ist, um eine Schwenkachse 74 über einen begrenzten Winkelbereich (z. B. in dem vorliegenden Beispiel ungefähr einen 60-Grad-Bereich) relativ zum statischen Getriebegehäuse 70 zu schwenken oder zu drehen. Die Winkelpositionierung der Schwenkjochbaugruppe 72 kann unter Verwendung eines oder mehrerer Hydraulikzylinder gesteuert werden, die sich im Allgemeinen innerhalb eines unteren kreisförmigen Bereichs 76 des hydromechanischen IVT 24 befinden. Zwei sich hin- und herbewegende Axialkolben-(Pumpen-Motor-)Vorrichtungen 78, 80 sind teilweise in der Schwenkjochbaugruppe 72 enthalten und mit dieser verbunden, wobei die Kolben der Axialkolbenvorrichtungen 78, 80 in Bohrungen gleiten, die im Gehäuse 86 (im Wesentlichen ein druckhaltiger Strömungskörper) der Schwenkjochbaugruppe 72 vorgesehen sind, wenn sich die Axialkolbenvorrichtungen 78, 80 drehen. Die Drehung der Schwenkjochbaurguppe 72 variiert die jeweiligen Schwenkwinkel der sich hin- und herbewegenden Axialkolbenvorrichtungen 78, 80, was den Hub und die pro Drehung erfolgende hydraulische Verdrängung der Axialkolbenvorrichtungen 78, 80 variiert. Dies wiederum variiert das E/A-Drehzahlverhältnis durch die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung 54 entlang des hydraulischen Drehmomentübertragungsweges wie es in 1 beschrieben ist. Das Gehäuse 86 der Schwenkjochbaugruppe 72 enthält den oben erwähnten Hydraulikpumpen-Motorkreis. Dies wird im Folgenden in Verbindung mit 4 gezeigt werden. Wie ebenfalls oben angegeben, kann die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung 54 umkehrbar sein, sodass die Anordnung 54 in jede Richtung angetrieben werden kann, wobei der Spitzendruck (High-Side) innerhalb des Hydraulikpumpen-Motorkreises zwischen verschiedenen Strömungskreisseiten oder -abschnitten des Hydraulikkreises umschaltet, abhängig von der besonderen Art und Weise, in der die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung 54 zu einem bestimmten Zeitpunkt angetrieben wird.
Das hydromechanische IVT 24 enthält ferner ein multimodales Planetenteilsystem 44, das ein Planetengetriebe 48 beinhaltet, wie zuvor in Verbindung mit 1 beschrieben ist. Im Allgemeinen dient das Planetengetriebe 48 dazu, die Drehleistung (Drehmoment und Drehzahl), die von dem Traktormotor 34 über die IVT-Eingangswelle 26 und die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung 54 empfangen wird, zur Anwendung auf die untere Ausgangswelle 30 des hydromechanischen IVT 24 zu addieren (1), die dann Drehleistung für die Traktorräder 38 bereitstellt. Die untere Abtriebswelle 30 des hydromechanischen IVT 24 ist als Ausschnitt in 2 gezeigt, erstreckt sich aber im Allgemeinen in einer Längsrichtung in einem rechten unteren Abschnitt des Getriebegehäuses 70, wie durch einen kreisförmigen Bereich 82 angegeben. Der Zapfwellenabtrieb 28 (1) ist ebenfalls nicht zu sehen in 2, erstreckt sich aber im Allgemeinen innerhalb eines oberen rechten Abschnitts des Hauptgetriebegehäuses 70, wie durch den kreisförmigen Bereich 84 angezeigt. Das hydromechanische IVT 24 beinhaltet ferner verschiedene andere Komponenten, wie etwa eine Anzahl von nicht dargestellten Kupplungsmodulen 50 (1), die aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht identifiziert werden, aber selektiv in Eingriff gebracht und gelöst werden können, um das hydromechanische IVT 24 durch mehrere Betriebsmodi in Abhängigkeit von der gewünschten Bodengeschwindigkeit des Traktors 20 und anderen derartigen Faktoren, wie zuvor beschrieben, zu führen.
Die Rückseite der Schwenkjochbaugruppe 72 ist zu sehen im Ausschnitt von 3. Hier ist zu sehen, dass die Schwenkjochbaugruppe 72 ein Schwenkgehäuse 86 beinhaltet, das drehbar oder schwenkbar innerhalb eines Hohlraums oder einer Kammer 88 des Getriebegehäuses 70 über obere und untere Lagerhalterungsflächen 90 angebracht ist (eine davon wird gezeigt in einem unteren Abschnitt aus 3). Wie oben angemerkt, wird die Schwenkjochbaugruppe 72 und insbesondere das Schwenkgehäuse 86 der Jochbaugruppe 72 während des Betriebs des hydromechanischen IVT 24 relativ zum Getriebegehäuse 70 geschwenkt, um die Schwenkwinkel der Axialkolbenvorrichtungen 78, 80 (2) und dadurch das E/A-Verhältnis durch das hydrostatische Teilsystem 46 wie gewünscht einzustellen (1). Die Hin- und Herbewegungen der Axialkolbenvorrichtung 78, 80, die zu einem gegebenen Zeitpunkt als Pumpe wirkt, drängt den Hydraulikstrom innerhalb des Hydraulikpumpen-Motorkreises, der vorwiegend, wenn nicht vollständig in dem Schwenkgehäuse 86 der Schwenkjochbaugruppe 72 ausgebildet sein kann. In ähnlicher Weise kann die Druckskaliervorrichtung 56 in Ausführungsformen in das Schwenkgehäuse 86 integriert sein, wobei die Fluidverbindungen oder Kanäle des PSV oder der PSVs 58 innerhalb des Schwenkgehäuses 86 angeordnet sind. Alternativ, und wie in 3 gezeigt, kann die Druckskaliervorrichtung 56 an einer Außenfläche des Schwenkgehäuses 86 montiert sein, wobei die entsprechenden Fluidverbindungen durch eine Anzahl von externen Strömungsleitungen 92, 94, 96, 98 bereitgestellt werden. Die Strömungsleitungen 92, 94, 96, 98 leiten unter Druck stehendes Hydraulikfluid mit unterschiedlichen Drücken zwischen entsprechenden Anschlüssen, die in einem Gehäuse oder Block 100 der Druckskaliervorrichtung 56 bereitgestellt sind. Im veranschaulichten Beispiel von 3 enthält die Druckskaliervorrichtung 56 ein einzelnes PSV 58 und vier Strömungsleitungsverbindungen 92, 94, 96, 98. Das PSV 58 und die Strömungsleitungsverbindungen 92, 94, 96, 98 werden weiter unten in Verbindung mit 6 beschrieben; zunächst wird jedoch die Gesamtfunktionalität der Druckskaliervorrichtung 56 in Verbindung mit den 4 und 5 beschrieben, um einen veranschaulichenden Kontext bereitzustellen, in dem die beispielhafte Druckskaliervorrichtung 56 besser verstanden werden kann.
Übergehend zu 4 wird ein Ablaufschema 102 des Drucküberwachungssystems für ein hydrostatisches Getriebe 22 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dargestellt. Die Bezugszeichen werden aus den 1-3 entsprechend übernommen, wobei zu beachten ist, dass das veranschaulichte Schema 102 nur eine mögliche Implementierung des beispielhaften Drucküberwachungssystems 22 darstellt. Die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung 54 wird in einem unteren linken Abschnitt dieser Figur gezeigt und beinhaltet eine erste hydraulische Vorrichtung 104 (z. B. entsprechend der in 2 dargestellten Axialkolbenvorrichtung 78), eine zweite hydraulische Vorrichtung 106 (z. B. entsprechend der in 2 dargestellten Axialkolbenvorrichtung 80) und einen Hydraulikpumpen-Motorkreis 108, 110. Der Hydraulikpumpen-Motorkreis 108, 110 wiederum beinhaltet eine erste Seite oder einen Strömungskreisabschnitt 108 und eine zweite Seite oder einen Strömungskreisabschnitt 110. Der erste Strömungskreisabschnitt 108 verbindet einen ersten Anschluss der Hydraulikvorrichtung 104 fluidisch mit einem zweiten Anschluss der Hydraulikvorrichtung 106, während der zweite Strömungskreisabschnitt 110 einen dritten Anschluss der Hydraulikvorrichtung 104 fluidisch mit einem vierten Anschluss der Hydraulikvorrichtung 106 verbindet. Somit wird ein Kreislauf 108, 110 geschaffen, in dem unter Druck stehendes Hydraulikfluid strömen kann: (i) in einer ersten Richtung (z. B. einer Richtung im Uhrzeigersinn in der schematischen Darstellung aus 4), wenn der Hydraulikpumpen-Motorkreis 108, 110 in einer ersten Drehrichtung über einen entsprechenden Pumpvorgang einer der Hydraulikvorrichtungen 104, 106 angetrieben wird (wobei die andere Hydraulikvorrichtung 104, 106 dann als Motor dient); oder (ii) einer zweiten Richtung (z. B. einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn in dem veranschaulichten Schema), wenn der Hydraulikpumpen-Motorkreis 108, 110 in einer zweiten, entgegengesetzten Drehrichtung über einen Pumpvorgang einer der Hydraulikvorrichtungen 104, 106 angetrieben wird (wobei die andere Hydraulikvorrichtung 104, 106 als Motor wirkt).
Das Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe 22 beinhaltet ferner eine Druckskaliervorrichtung 56 und eine Drucksensordatenquelle 62. Im veranschaulichten Beispiel enthält die Drucksensordatenquelle 62 einen einzelnen Drucksensor 64 bzw. nimmt diese Form an. Der Drucksensor 64 kann ein Wandler zum Umwandeln des über die Strömungsleitung 122 empfangenen Fluidsignals (das druckskalierte Ausgangssignal, das durch das PSV 58 erzeugt wird, wie nachfolgend beschrieben) in ein elektrisches Signal sein, das zur Anwendung an die Steuerung 52 über die kabelgebundene oder drahtlose Datenverbindung 66 geeignet ist (1). Anders ausgedrückt erzeugt der Drucksensor 64 Drucksensordaten 144 (entsprechend dem Pfeil 66 in 1), die an die Steuerung 52 (1) zum Verarbeiten weitergeleitet werden und die Größe des Drucks beschreiben, der durch den Sensor 64 von dem Hydraulikfluid innerhalb der Strömungsleitung 122 erfasst wird. Gleichermaßen enthält die Druckskaliervorrichtung 56 ebenfalls ein einzelnes PSV 58, das fluidisch mit dem Drucksensor 64 gekoppelt ist, um diesem das druckskalierte Ausgangssignal zuzuführen. In alternativen Ausführungsformen kann die Druckskaliervorrichtung 56 mehrere PSVs enthalten und/oder die Drucksensordatenquelle 62 kann mehrere Drucksensoren 64 enthalten, die weiter unten in Verbindung mit 7 gezeigt werden.
Im veranschaulichten Beispiel nimmt das PSV 58 die Form eines schieberartigen Ventils an, das ein Gehäuse oder eine Hülse 112 beinhaltet, in dem ein verschiebbares Ventilelement oder Kolben (im Folgenden „Schieber 114“) verschiebbar angeordnet ist. Zusätzlich zu dem Schieber 114 und der umgebenden Hülse 112 beinhaltet das PSV 58 ferner die folgenden Anschlüsse, von denen die meisten oder alle in der Hülse 112 ausgebildet sind: (i) einen ersten Anschluss (hier der „PSV-Erfassungsanschluss“), der durch eine Strömungsleitung 116 fluidisch an den Pumpen-Motorkreis 108, 110 gekoppelt ist, (ii) einen zweiten Anschluss (hier der „PSV-Basisdruckeinlass“), der durch eine Strömungsleitung 120 fluidisch an eine Basisdruckquelle 118 gekoppelt ist, (iii) einen dritten Anschluss (hier der „PSV-Signalauslass“), der durch eine Strömungsleitung 122 fluidisch an den Drucksensor 64 gekoppelt ist, (iv) einen vierten Anschluss (hier der „PSV-Ablaufauslass“), der durch eine Strömungsleitung 126 fluidisch an eine Auffangwanne 124 gekoppelt ist, (v) einen fünften Anschluss (hier der „PSV-Druckausgleichsanschluss“), der über eine Druckausgleichsströmungsleitung 128 fluidisch an die Strömungsleitung 122 gekoppelt ist.
Wie ferner in 4 symbolisch dargestellt, ist der PSV-Schieber 114 zwischen zwei translatorischen Extremen bewegbar. In dem ersten translatorischen Extrem (in der Figur auf der rechten Seite des Schiebersymbols dargestellt) ist der PSV-Schieber 114 positioniert, um die Strömungsleitungen 122, 126 fluidisch zu verbinden, während eine gesteuerte (dosierte) minimale Strömungsimpedanz oder ein kontrollierter (dosierter) minimaler Strömungswiderstand dazwischen bereitgestellt wird. Insbesondere kann eine Dosieröffnung oder Strömungsbeschränkung, die in dem PSV-Schieber 114 ausgebildet ist, in vollständige Ausrichtung zwischen den Anschlüssen bewegt werden, die die Strömungsleitungen 122, 126 verbinden, um Hydraulikfluidstrom zwischen den Strömungsleitungen 122, 126 mit einer gewünschten stabilen Rate zu ermöglichen, wenn der PSV-Schieber 114 in die erste translatorische Position bewegt wird. Dementsprechend stellt das PSV 58, wenn der PSV-Schieber 114 in diese Position (gezeigt) bewegt wird, eine gesteuerte minimale Impedanz für die Rückführung von Hydraulikfluid zur Auffangwanne 124 von der Durchflussleitung 122 und dem Eingang des Drucksensors 64 bereit. Außerdem trennt der PSV-Schieber 114, wenn er so positioniert ist, die Strömungsleitungen 120, 122 fluidisch, sodass der Drucksensor 64 fluidisch von der Ausgangsdruckquelle 118 isoliert ist. Umgekehrt verbindet im zweiten translatorischen oder positionellen Extrem (auf der linken Seite des Schiebersymbols in 4 dargestellt) das PSV 58 die Strömungsleitungen 120, 122 fluidisch, sodass eine gesteuerte, minimale Strömungsimpedanz von der Basis-(z. B. Lade-) Druckquelle 118 zu dem Drucksensor 64 bereitgestellt wird; z. B. ist in dieser Position die Dosieröffnung des PSV-Schiebers 114 vollständig zwischen den Anschlüssen ausgerichtet, die an die Strömungsleitungen 120, 122 gekoppelt sind, um einen dosierten Strom zwischen den Strömungsleitungen 120, 122 zur Druckstabilität bereitzustellen. Gleichzeitig ist, wenn der PSV-Schieber 114 in diese zweite Extremposition bewegt wird, der PSV-Schieber 114 so positioniert, dass das PSV 58 die Strömungsleitung 122 fluidisch von der Ablassleitung 126 isoliert und der Hydraulikstrom von dem Drucksensor 64 zur Auffangwanne 124 blockiert oder versperrt ist.
Nun kann die Basisdruckquelle 118 ausführlicher beschrieben werden, wobei die Basisdruckquelle 118 unter Verwendung einer beliebigen Hydraulikvorrichtung oder Kombination von Hydraulikvorrichtungen realisiert werden kann, die zum Zuführen von Hydraulikfluid bei einem Basisdruck geeignet sind, der geringer ist als der Spitzenkreisdruck innerhalb des Hydraulikpumpen-Motorkreises 108, 110. Es kann auch wünschenswert sein, dass die Druckquelle 118 Hydraulikfluid mit einem Basisdruck (z. B. Ladedruck) bei oder über einem maximalen gewünschten Messwert des Drucksensors 64 zuführt; wobei ein Drucksensormesswert der Drehmomentsättigung in dem veranschaulichten Beispiel entspricht. Wie in 4 gezeigt, kann es von Vorteil sein, die Ladedruckquelle zur Verwendung als Basisdruckquelle 118 in Ausführungsformen zu nutzen. Im Allgemeinen stellt eine solche Ladedruckquelle Hydraulikfluid bereit, das aus einem Tank (z. B. einem Ölreservoir) mit einem relativ niedrigen Druck angesaugt wird, der dann der Niederdruckseite des Hydraulikpumpen-Motorkreises 108, 110 zugeführt wird, der in der hydrostatischen Pumpen-Motor-Anordnung 54 enthalten ist. Das Zuführen eines solchen Ladedrucks zu der Niederdruckseite des Hydraulikpumpen-Motorkreises 108, 110 reduziert die Wahrscheinlichkeit einer Kavitation und stellt andere Vorteile bereit, wie etwa das Auffüllen jeglichen Hydraulikfluids, das beim Betreiben der Hydraulikvorrichtungen 104, 106 durch Leckage verloren geht, und kann auch dazu beitragen, das erwärmte Hydraulikfluid zu kühlen. Indem die Ladedruckquelle auf diese Weise als Basisdruckquelle 118 genutzt wird, können die Gesamtanzahl der Teile, die Kosten und die Komplexität des Drucküberwachungssystems für ein hydrostatisches Getriebe 22 reduziert werden. Dies besagt, dass das Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe 22 gleichermaßen gut funktionieren kann, wenn ein anderer bekannter Basisdruck über die Strömungsleitung 120 an den Basisdruckeinlass des PSV 58 angelegt wird, wie nachstehend näher beschrieben, vorausgesetzt, dass der Basisdruck kleiner als der Spitzenkreisdruck ist, der innerhalb des Hydraulikpumpen-Motorkreises 108, 110 auftritt, wenn er in eine bestimmte Richtung geladen und angetrieben wird.
In dem beispielhaften Ablaufschema 102 von 4 wird die Basis-(z. B. Lade-)Druckquelle 118 unter Verwendung einer Ladepumpe 130 mit einem Einlass, der über eine Strömungsleitung 132 mit der Auffangwanne 124 gekoppelt ist; und mit einem Auslass, der über die Strömungsleitung 120 mit dem entsprechenden Anschluss des PSV 58 (nämlich dem „PSV-Basisdruckeinlass“) gekoppelt ist, realisiert. Eine Druckentlastungsströmungsleitung 134 befindet sich stromabwärts der Ladepumpe 130 und verbindet die Strömungsleitung 120 fluidisch mit der Auffangwanne 124. Ein Druckentlastungsventil 136 ist in der Druckentlastungsströmungsleitung 134 positioniert. Das Druckentlastungsventil 136 ist abgestimmt, um überschüssigen Pumpenstrom von der Strömungsleitung 120 und somit von der Ausgabe der Ladepumpe 130 wegzuleiten, wenn der Druck innerhalb der Strömungsleitungen 120, 134 einen festgelegten oberen Schwellenwert überschreitet. Hydraulikdruck sammelt sich in den Strömungsleitungen 120, 134, wenn die Ladepumpe 130 angetrieben wird, wobei sich das Druckbegrenzungsventil 136 in unterschiedlichem Maße öffnet, um überschüssigen Pumpenstrom zur Auffangwanne 124 umzuleiten und Überdruckbildung in der Strömungsleitung 120 zu verhindern. Das Druckbegrenzungsventil 136 bewegt sich ebenfalls in eine vollständig geöffnete Position, um die Rückführung des Pumpenauslasses zur Auffangwanne 124 zu ermöglichen, wenn sich der PSV-Schieber 114 in der in 4 gezeigten Position befindet und der Durchfluss, der am PSV-Basisdruckeinlass des PSV 58 empfangen wird, wird blockiert.
Der über das Überdruckventil 136 gewählte, maximal zulässige Ladedruck, variiert zwischen verschiedenen Ausführungen. Dies bedeutet, dass der maximale Ladedruck in zumindest einigen Implementierungen weniger als 100 bar, vorzugsweise weniger als 50 bar und noch besser weniger als oder gleich 20 bar betragen kann. Aufgrund der unten beschriebenen Funktionsweise des PSV 58 wird das druckskalierte Ausgangssignal, das durch die Druckskaliervorrichtung 56 erzeugt und letztendlich dem Drucksensor 64 zugeführt wird, bei oder unter der Basis-(z. B. Lade-)Druckeingabe gehalten, die durch die Basisdruckquelle 118 zugeführt wird. Folglich wird, wenn die Ladung im Vergleich zu den Spitzen- oder High-Side-Kreisdrücken, die innerhalb des Hydraulikpumpen-Motorkreises 108, 110 auftreten (die sich in Ausführungsformen 700 bis 1000 bar annähern oder überschreiten können), relativ niedrig gewählt, die maximale oder Spitzengröße des druckskalierten Ausgangssignals, das durch das PSV 58 erzeugt wird, ebenfalls auf einen kleinen Bruchteil des Spitzen- bzw. High-Side-Kreisdrucks beschränkt, der innerhalb des Hydraulikpumpen-Motorkreises 108, 110 auftritt, wie weiter unten erörtert.
Der Ort, an dem der Spitzen- oder High-Side-Druck innerhalb des Hydraulikpumpen-Motorkreises 108, 110 auftritt, variiert mit der Zeit in Abhängigkeit von der Richtung, in die die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung 54 angetrieben wird. Betrachten wir ein Beispielszenario, in dem die Hydraulikvorrichtung 104 als Pumpe arbeitet, die Hydraulikvorrichtung 106 unter Last als Motor arbeitet und die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung 54 in einer ersten Drehrichtung angetrieben wird, in der eine Strömung innerhalb des Hydraulikpumpen-Motorkreises 108, 110 im Uhrzeigersinn im Kontext des veranschaulichten Ablaufschemas 102 auftritt. In diesem Fall tritt der Spitzen- oder High-Side-Druck innerhalb der rechten Seite des Hydraulikpumpen-Motorkreises 108, 110 (innerhalb des Strömungskreisabschnitts 110) auf, wenn das Hydraulikfluid, das von der Hydraulikvorrichtung 104 abgegeben wird (hier als Pumpe arbeitend), Arbeit ausführt, um die Welle der Hydraulikvorrichtung 106 (die als Motor arbeitet) zu drehen und dadurch die Drehmomentanforderungen zu erfüllen, die an die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung 54 gestellt werden. Der Druckaufbau oder die Druckakkumulation tritt folglich innerhalb des Strömungskreisabschnitts 110 auf, was zu einem Spitzen-(High-Side-)Kreislaufdruck an dieser Stelle des Hydraulikpumpen-Motorkreises 108, 110 führt. Gleichzeitig entwickelt sich ein Low-Side-Hydraulikdruck innerhalb des Strömungskreisabschnitts 108 (die „Low Side“ des Hydraulikpumpen-Motorkreises 108, 110), wobei der Ladedruck dem Strömungskreisabschnitt 108 über nicht dargestellte Leitungen und Ventile zugeführt wird, um die Wahrscheinlichkeit von Kavitation innerhalb der Hydraulikvorrichtung/en 104, 106 zu reduzieren. Umgekehrt tritt in einem Beispielszenario, in dem der Hydraulikpumpen-Motorkreis 108, 110 in der entgegengesetzten Richtung (z. B. entgegen dem Uhrzeigersinn in der schematischen Darstellung aus 4) angetrieben wird, der Spitzen- oder High-Side-Druck innerhalb der linken Seite des Hydraulikpumpen-Motorkreises 108, 110 (d. h. innerhalb des Strömungskreisabschnitts 108) auf. Der Spitzen-(High-Side-)Kreisdruck schaltet somit effektiv zwischen den gegenüberliegenden Seiten oder Strömungskreisabschnitten 108, 110 des Hydraulikpumpen-Motorkreises 108, 110 um, je nachdem, in welche Richtung die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung 54 zu einem bestimmten Zeitpunkt angetrieben wird.
Um diese örtliche Variabilität des Spitzen- oder High-Side-Kreisdrucks zu berücksichtigen, können verschiedene Ansätze verwendet werden. Im Beispiel von 4 wird speziell ein Schaltventil 138 zu diesem Zweck verwendet, wobei das Schaltventil 138 fluidisch zwischen dem PSV 58 und dem Hydraulikpumpen-Motorkreis 108, 110 gekoppelt ist. In dieser Hinsicht weist das Schaltventil 138 einen ersten Einlass, der über eine Strömungsleitung 140 mit dem Strömungskreisabschnitt 108 gekoppelt ist, einen zweiten Einlass, der über eine Strömungsleitung 142 mit dem Strömungskreisabschnitt 110 gekoppelt ist, und einen Auslass auf, der über die Strömungsleitung 116 fluidisch mit dem Erfassungsanschluss des PSV 58 gekoppelt ist. Das Schaltventil 138 ist bistabil und beweglich zwischen: (i) einer ersten stabilen Position, in der das Schaltventil 138 den Druck innerhalb des Strömungskreisabschnitts 108 durch die Strömungsleitungen 116, 140 und zu dem Erfassungsanschluss des PSV 58 leitet; und (ii) einer zweiten stabilen Position, in der das Schaltventil 138 den Druck innerhalb des Strömungskreisabschnitts 110 durch die Strömungsleitungen 116, 142 und zu dem PSV-Erfassungsanschluss leitet. In jeder bistabilen Ventilstellung trennt das Schaltventil 138 die Strömungsleitungen 140, 142 fluidisch, um eine Überbrückung des Hydraulikpumpen-Motorkreises 108, 110 zu verhindern. Dementsprechend isoliert das Schaltventil 138 in der ersten Position die Strömungsleitung 142 (und somit den Druck innerhalb des Strömungskreisabschnitts 110) fluidisch von der Strömungsleitung 116 und dem Erfassungsanschluss des PSV 58. Umgekehrt isoliert das Schaltventil 138 in der zweiten Position die Strömungsleitung 140 und somit den Druck innerhalb des Strömungskreisabschnitts 108 fluidisch von der Strömungsleitung 116 und dem PSV 58.
Das Schaltventil 138 ist positioniert, um den Druck in dem Strömungskreisabschnitt 108 zu dem Erfassungsanschluss des PSV 58 zu leiten, wenn die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung 54 in einer Richtung angetrieben wird, in der der Spitzen-(High-Side-)Kreisdruck in dem linken Seiten- oder Strömungskreisabschnitt 108 des Hydraulikpumpen-Motorkreises 108, 110 auftritt. Umgekehrt ist das Schaltventil 138 positioniert, um den Druck innerhalb des Strömungskreisabschnitts 110 an das PSV 58 anzuschließen, wenn die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung 54 in eine entgegengesetzte Richtung angetrieben wird, in der der Spitzendruck (High-Side) innerhalb des gegenüberliegenden Strömungskreisabschnitts 110 auftritt. Das Schaltventil 138 kann auf eine beliebige geeignete Weise zwischen diesen Stellungen wechseln. In verschiedenen Ausführungsformen ist das Schaltventil 138 druckbetätigt und wechselt als Reaktion auf Schwankungen der Druckdifferenz über die Einlässe des Schaltventils 138 zwischen den bistabilen Positionen. In solchen Ausführungsformen ist das Schaltventil 138 zweckmäßigerweise als selbstbetätigendes oder druckbetätigtes Kugelventil implementiert; das Schaltventil 138 kann jedoch jede Form haben, die geeignet ist, um eine solche selbstbetätigende Druckleitfunktion bereitzustellen. In anderen Fällen kann das Schaltventil 138 auf eine andere Weise betätigt werden, wie etwa unter Verwendung eines Elektromagneten, der betriebsfähig mit der Steuerung 52 gekoppelt ist. In noch weiteren Implementierungen kann ein solches Schaltventil in eine gemeinsame Struktur mit einem nicht dargestellten Richtungsströmungsventil integriert sein, das verwendet wird, um den durch die Basisdruckquelle (z. B. Ladedruckquelle) 118 erzeugten Ladedruck selektiv zur unteren Seite des Hydraulikpumpen-Motorkreises 108, 110 zu leiten.
Der Betrieb des PSV 58 wird nun unter Bezugnahme auf 5, die allgemein eine mögliche strukturelle Implementierung des PSV 58 veranschaulicht, eingehender besprochen. Unter Bezugnahme auf diese Figur sind die verschiedenen Anschlüsse des PSV 58 numerisch wie folgt gekennzeichnet: der PSV-Erfassungsanschluss wird durch das Bezugszeichen 146 identifiziert, der PSV-Basisdruckeinlass wird durch das Bezugszeichen 148 identifiziert, der PSV-Signalauslass wird durch das Bezugszeichen 150 identifiziert, der PSV-Ablaufauslass wird durch das Bezugszeichen 152 identifiziert und der PSV-Druckausgleichsanschluss wird durch das Bezugszeichen 154 identifiziert. In diesem Beispiel ist die PSV-Schieber 114 so gestaltet, dass er einen Körperabschnitt mit großem Durchmesser 156 beinhaltet, von dem sich ein Kopf oder „Sensorpin“ 158 mit kleinem Durchmesser erstreckt. Ein Ringraum 160 (z. B. eine 360-Grad-Aussparung) ist in dem Körperabschnitt mit großem Durchmesser 156 ausgebildet. Ferner wirkt ein Endabschnitt des Schiebers 114 mit dem umgebenden Gehäuse oder der Hülse 112 zusammen, um eine Dämpfungs- oder Druckausgleichskammer 162 zu definieren, die fluidisch über einen Strömungskanal 164, der in dem Schieber 114 ausgebildet ist, mit dem Ringraum 160 verbunden ist. Eine Feder 166 kann innerhalb der Druckausgleichskammer 162 angeordnet sein, um eine elastische Vorspannkraft auf den Schieber 114 auszuüben, die eine Translationsbewegung des Schiebers 114 in Richtung einer eingerasteten Position (in der veranschaulichten Ausrichtung aus 5 nach unten, in einer Richtung entgegengesetzt zur Druckausgleichskammer 162) erzwingt. In anderen Ausführungsformen kann eine solche Feder 166 oder eine andere elastische Vorspannvorrichtung weggelassen werden, da der Hydraulikdruck in der Druckausgleichskammer 162 die gewünschte translatorische Bewegung des Schiebers 114 bereitstellt; wobei der Druck in der Druckausgleichskammer 162 auf die wirksame Fläche der Schieberfläche 168 wirkt, die von innerhalb der Kammer 162 freiliegt und dem Druck entgegenwirkt, der auf die wirksame Fläche der Fläche 168 des Schiebersensorpins 158 wirkt.
Der Schieber 114 des PSV 58 ist zwischen zwei positionellen oder translatorischen Extremen beweglich, wie zuvor beschrieben. In einer eingerasteten Position ist der Schieber 114 so positioniert, dass die Pinfläche 170 des Schiebers 114 (und die umgebende Schulter des Schiebers 114) auf der Leiste benachbart zu dem PSV-Erfassungsanschluss 146 sitzt. Diese Position entspricht der Position, die auf der rechten Seite des PSV-Schiebersymbols in 4 dargestellt ist. Wenn sich das PSV 58 in der eingerasteten Position befindet, ist der PSV-Schieber 114 so positioniert, dass der im Schieber 114 gebildete Ringraum 160 den PSV-Signalauslass 150 und den PSV-Ablaufauslass 152 fluidisch verbindet. Dies ermöglicht je nach Bedarf eine Rückführung von Hydraulikfluid von der Strömungsleitung 122 und von der Druckausgleichskammer 162 zur Auffangwanne 124. Der Schieber 114 wird in diese Position (eingerastete Position) bewegt, wenn die Kraft, die durch den Hydraulikdruck, der dem PSV-Erfassungsanschluss 146 zugeführt wird, auf die Sensorpinfläche 170 ausgeübt wird (Drängen der Schieberbewegung in einer Aufwärtsrichtung in Richtung der Druckausgleichskammer 162), durch die kumulative antagonistische Kraft, die auf den Schieber 114 ausgeübt wird, übertroffen wird; das heißt, die Kraft, die durch die Rückstellfeder 166 auf den Schieber eingeleitet wird, und das Hydraulikfluid innerhalb der Druckausgleichskammer 162 (wirkt auf die größere Schieberfläche 168), die die Schieberbewegung gemeinsam in eine zweite, entgegengesetzte Richtung (im veranschaulichten Beispiel aufwärts) drängen. Der PSV-Schieber 114 wird somit in einer eingerasteten Position gehalten, die Hydraulikfluid von dem Basisdruckeinlass 148 zu dem Signalauslass 150 blockiert, wenn der Druck, der an den PSV-Erfassungsanschluss 146 angelegt wird, relativ niedrig ist, was auftreten kann, wenn die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung 54 (4) nicht aktiv ist.
Wenn die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung 54 unter Last angetrieben wird, tritt innerhalb des Hydraulikpumpen-Motor-Kreises 108, 110 ein stark erhöhter Spitzenkreisdruck auf. Dieser Spitzenkreisdruck wird über die Betätigung des Schaltventils 138 (4) zum PSV-Erfassungsanschluss des PSV 58 umgeleitet wie zuvor beschrieben, und wirkt auf den freiliegenden Bereich des Sensorpins 158 (hier als die „Sensorpinfläche 170“ bezeichnet). Wenn die Kraft, die durch den Spitzenkreisdruck auf die Sensorpinfläche 170 ausgeübt wird, ausreicht, um die Kraft zu überwinden, die in Kombination mit der Kraft der Feder 166 (wenn vorhanden) auf die gegenüberliegende Fläche 168 des PSV-Schiebers 114 ausgeübt wird, bewegt sich der Schieber 114 aus der eingerasteten Position und in Richtung der Druckausgleichskammer 162 (im veranschaulichten Beispiel nach oben). Wenn sich der Schieber 114 aus seiner eingerasteten Position bewegt, fluchtet der Ringraum 160 nicht mehr mit dem Ablaufauslass 152; und somit ist der PSV-Signalauslass 150 fluidisch von dem PSV-Ablaufauslass 152 isoliert. Gleichzeitig bewegt sich der Ringraum 160 in eine Position, die den Basisdruckeinlass 148 fluidisch mit dem PSV-Signalauslass 150 koppelt. Das Ausmaß, in dem sich der Ringraum 160 mit dem Basisdruckeinlass 148 ausrichtet, variiert abhängig von der translatorischen Position des Schiebers 114.
In der in 5 gezeigten Position wird beispielsweise ein niedriger bis mäßiger Spitzenkreisdruck auf den PSV-Erfassungsanschluss 146 ausgeübt, sodass der PSV-Schieber 114 in eine Zwischen- oder Mittelposition zwischen seinen translatorischen Extremen gleitet. In dieser Position ist der Basisdruckeinlass 148 fluidisch mit dem Ringraum 160 (und somit mit dem PSV-Signalauslass 150) durch eine relativ enge Strömungsbeschränkung gekoppelt, wie durch den Kreis 172 angegeben. Infolgedessen wird ein kleiner Bruchteil des Basiseingangsdrucks, der dem Basisdruckeinlass 148 zugeführt wird, zum PSV-Signalauslass 150 und zum Drucksensor 64 geleitet. Wenn der auf den PSV-Erfassungsanschluss 146 ausgeübte Druck zunimmt, bewegt sich der PSV-Schieber 114 zunehmend von dem PSV-Erfassungsanschluss 146 weg und in Richtung der Druckausgleichskammer 162 (in der veranschaulichten Ausrichtung nach oben). Dies führt zu einer entsprechenden Erhöhung der Durchflussbegrenzung zwischen dem Basisdruckeinlass 148 und dem Ringraum 160, wenn sich der Ringraum 160 zunehmend in Ausrichtung mit dem Basisdruckeinlass 148 bewegt. Ein größerer Anteil des Basiseingangsdrucks wird somit über das PSV 58 und zu dem Drucksensor 64 transportiert, wobei die Translationsposition des PSV-Schiebers 114 als Reaktion auf Variationen des Spitzenkreisdrucks, der an dem PSV-Erfassungsanschluss 146 auftritt und auf die Sensorpinfläche 170 wirkt, kontinuierlich moduliert wird (und somit die Strömungsimpedanz zwischen den Anschlüssen 148, 150 kontinuierlich variiert).
Auf die oben beschriebene Weise dient das PSV 58 als ein mechanischer Skaliermechanismus, der ein druckskaliertes Ausgangssignal erzeugt, das im Wesentlichen proportional zu der Größe des Spitzenkreisdrucks ist, der an den PSV-Erfassungsanschluss 146 angelegt wird. Beispielsweise kann das PSV 58 in verschiedenen Ausführungsformen so abgestimmt sein (z. B. über die Dimensionierung der wirksamen Flächen des Schiebers 114, die Position und Abmessungen der PSV-Anschlüsse und die Eigenschaften der Feder 166, falls vorhanden), dass ungefähr 0 % des Basiseingangsdrucks am PSV-Signalauslass 150 erscheint, wenn der Spitzenkreisdruck unter einem Minimalwert (oder bei einem Nullwert) liegt, ungefähr 50 % des Basiseingangsdrucks am PSV-Signalauslass 150 erscheint, wenn der Spitzenkreisdruck ca. 50 % des erwarteten Betriebsdruckbereichs beträgt, und ungefähr 100 % (oder ein vorbestimmter maximaler Bruchteil) des Basiseingangsdrucks am PSV-Signalauslass 150 erscheint, wenn der Spitzenkreisdruck ungefähr 100 % des erwarteten Betriebsdruckbereichs erreicht. Die Druckerfassungsfähigkeiten des Drucksensors 64 können ebenfalls ausgewählt werden, um die maximal erwarteten Drücke, die am PSV-Signalauslass 150 auftreten, aufzunehmen, die gleich oder kleiner als der Ausgangsdruck (z. B. Ladedruck) über alle Positionen des PSV-Schiebers 114 sein werden.
Die Druckskalierfunktion des PSV 58 wird zumindest teilweise aufgrund der geringen Größe des Ausgangseingangsdrucks im Vergleich zu dem Spitzenkreisdruck erreicht; und ferner aufgrund eines Differentials in den effektiven Oberflächenbereichen der gegenüberliegenden Flächen 168, 170 des PSV-Schiebers 114. In letzterer Hinsicht kann die wirksame Fläche der Schieberfläche 168, die innerhalb der Druckausgleichskammer 162 freiliegt, mindestens das Zweifache, wenn nicht mindestens das Zehnfache der wirksamen Fläche der Sensorpinfläche 170 sein, die an dem PSV-Erfassungsanschluss 146 in verschiedenen Implementierungen des PSV 58 freiliegt. Darüber hinaus und wie oben angemerkt, kann der Basiseingangsdruck, der dem Basisdruckeinlass 148 zugeführt wird, in Ausführungsformen signifikant geringer (z. B. mindestens zehnmal geringer) als der Spitzenkreisdruck sein. In dieser Hinsicht kann der Ausgangseingangsdruck weniger als 50 bar und möglicherweise etwa 20 bar betragen, während sich der Spitzenkreisdruck 700 bar annähern oder überschreiten kann, wenn die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung 54 unter Last in eine bestimmte Richtung angetrieben wird. Ferner und abhängig von der Art und Weise, wie das Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe 22 implementiert wird, kann der Basiseingangsdruck innerhalb von Grenzen variieren; z. B. können in einer Ausführungsform Abweichungen von 25 % oder weniger des Basisdrucks während des Betriebs der Basis-(z. B. Lade-)Druckquelle 118 auftreten (4). Solche Schwankungen des Basisdrucks (falls vorhanden) werden weitgehend, wenn nicht sogar vollständig kompensiert, indem der Basisdruck über den Strömungskanal 164 zur Druckausgleichskammer 162 geleitet wird. Wenn zum Beispiel der Basisdruck geringfügig (z. B. um 10 % oder mehr) abnimmt, bewegt sich der Schieber 114 weiter in Richtung der Druckausgleichskammer 162 und weg von dem PSV-Erfassungsanschluss 146 (in der veranschaulichten Ausrichtung nach oben), um die Strömungseinschränkung zwischen den Anschlüssen 148, 150 zu reduzieren, wodurch die leichte Abnahme des Basiseingangsdrucks beim Erzeugen des druckskalierten Ausgangssignals 60 kompensiert wird.
Unter Bezugnahme nun auf 6 wird eine Art und Weise, in der das PSV 58 strukturell implementiert werden kann, wenn es in die beispielhafte Ausführungsform von 3 integriert wird, im Querschnitt dargestellt. Im Vergleich von 6 mit den 3-5 entspricht die dargestellte Strömungsleitung 94 der Strömungsleitung 122, die durch ein erstes Anschlussstück 173 mit dem PSV-Signalauslass 150 des Drucksensors 64 verbunden ist; und die Strömungsleitung 92 entspricht der Strömungsleitung 120, die durch ein zweites Anschlussstück 174 mit dem Basisdruckeingang 148 verbunden ist. Das Schaltventil 138 ist ferner in 6 gezeigt, wobei das Ventilelement 176 des Ventils 138 schematisch gezeichnet ist. Das Schaltventil 138 beinhaltet einen ersten Einlass 178, der über ein Anschlussstück 180 mit der Strömungsleitung 96 verbunden ist, und einen zweiten Anschluss 182, der über ein Anschlussstück 184 mit der Strömungsleitung 98 verbunden ist. Die Strömungslinien 96, 98 (die den Strömungslinien 140, 142 in 4 entsprechen) sind wiederum fluidisch an die Strömungskreisabschnitte 108, 110 der Hydraulikpumpen-Motoranordnung 54 gekoppelt, wie zuvor beschrieben. Somit leitet das Schaltventil 138 in Übereinstimmung mit der vorstehenden Beschreibung den High-Side- oder Spitzenkreisdruck zum PSV-Erfassungsanschluss 146, wobei die translatorische Position des Schiebers 114 in Bezug auf die Höhe des Spitzenkreisdrucks variiert. Wenn der Spitzenkreisdruck, der dem PSV-Erfassungsanschluss 146 zugeführt wird, zunimmt, bewegt sich der Schieber 114 zunehmend weg von seiner eingerasteten Position und in Richtung der Druckausgleichskammer 162 (der in dieser Implementierung die Feder 166 fehlt), um den Ringraum 160 in zunehmende Ausrichtung mit dem Basisdruckeinlass 148 zu bringen. Wenn der Basisdruckeinlass 148 und der Ringraum 160 in eine größere Ausrichtung gebracht werden, verringert sich die Strömungsimpedanz zwischen dem Basisdruckeinlass 148 und dem PSV-Signalauslass 150, wodurch ein druckskaliertes Ausgangssignal erzeugt wird, das die Höhe des Spitzenkreisdrucks anzeigt, der an dem PSV-Erfassungsanschluss 146 auftritt. Das druckskalierte Ausgangssignal wird dann durch die Strömungsleitung 94 zu dem Drucksensor 64 geleitet, der vorteilhafterweise (wenn auch nicht notwendigerweise) außerhalb der Schwenkjochbaugruppe 72 angeordnet ist, wie zuvor beschrieben. Schließlich wird die Gleitbewegung des Schiebers 114 durch das Bereitstellen einer Abflussöffnung 163 erleichtert, die den Ringraum 160 mit einem Hohlraum 161 verbindet, der zur Auffangwanne 124 entlüftet wird (4).
Somit wurde eine beispielhafte Ausführungsform eines Drucküberwachungssystems für ein hydrostatisches Getriebe bereitgestellt, das eine Druckskaliervorrichtung beinhaltet, die ein skaliertes Fluidsignal mit reduziertem Druck (das druckskalierte Ausgangssignal) erzeugt, das den Spitzen- oder High-Side-Kreisdruck in einem Hydraulikpumpen-Motorkreis eines hydromechanischen IVT (oder eines anderen hydrostatischen Getriebes) angibt. In der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsform enthielt die Druckskaliervorrichtung ein einzelnes PSV, das über ein Schaltventil fluidisch an beide Seiten oder Kreisabschnitte des Hydraulikpumpen-Motorkreises gekoppelt war. In Ausführungsformen, in denen das hydrostatische Getriebe eine hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung enthält, die ausschließlich in einer einzigen Richtung angetrieben wird, sodass der Spitzenkreisdruck konsistent innerhalb eines bestimmten Seiten- oder Kreisabschnitts des entsprechenden Hydraulikpumpen-Motorkreises auftritt, kann ein solches Schaltventil weggelassen werden und der Erfassungsanschluss des PSV kann direkt fluidisch mit dem Kreisabschnitt gekoppelt sein, in dem der Spitzenkreisdruck konsistent auftritt. In ähnlicher Weise kann bei Ausführungsformen, bei denen die Druckskaliereinrichtung zwei PSVs enthält, die jeweils mit einem anderen Seiten- oder Kreisabschnitt des Hydraulikpumpen-Motorkreises fluidisch verbunden sind, auf ein Schaltventil im Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe verzichtet werden. Ein Beispiel einer solchen hydraulischen Architektur wird nun in Verbindung mit 7 gezeigt werden.
Wie in 7 ist ein Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe 186 gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform dargestellt, wobei die zuvor eingeführten Bezugszeichen beibehalten werden, um gleiche Merkmale zu bezeichnen. In vielerlei Hinsicht ähnelt das Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe 186 dem Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe 22, das oben in Verbindung mit den 1-6 mit besonderem Augenmerk auf 4 als Vergleichspunkt beschrieben wurde. Zum Beispiel beinhaltet das Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe 186 wie zuvor eine hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung 54 und eine Basisdruckquelle (z. B. Ladedruckquelle) 118, die der oben beschriebenen ähnlich oder identisch ist. Das Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe 186 beinhaltet ferner eine Druckskaliervorrichtung 188, die fluidisch an jeden Kreisabschnitt des Hydraulikpumpen-Motorkreises 108, 110 gekoppelt ist; in diesem Fall enthält die Druckskaliervorrichtung 188 jedoch zwei PSVs 58-1, 58-2, von denen jedes dem PSV 58 ähnlich oder im Wesentlichen identisch sein kann, das oben in Verbindung mit den 4-6 beschrieben wurde. Der Erfassungsanschluss des ersten PSV 58-1 ist über eine Strömungsleitung 190 fluidisch mit dem Kreisabschnitt 108 gekoppelt, während der Erfassungsanschluss des zweiten PSV 58-2 über eine Strömungsleitung 192 fluidisch mit dem Kreisabschnitt 110 gekoppelt ist. Die verschiedenen anderen Anschlüsse der PSVs 58-1, 58-2 sind auf analoge Weise wie zuvor erörtert fluidisch mit der Auffangwanne 124, der Basis-(z. B. Lade-)Druckquelle 188 und den Druckausgleichsströmungsleitungen 128-1, 128-2 verbunden. Ein bemerkenswerter Unterschied ist jedoch, dass die Signalauslassanschlüsse der PSVs 58-1, 58-2 jeweils fluidisch mit einem anderen Drucksensor 64-1, 64-2 gekoppelt sind (zusammen eine „Drucksensordatenquelle“ 64-1, 64-2 bildend), wie in der linken und rechten oberen Ecke von 7 gezeigt.
Während des Betriebs des Drucküberwachungssystems für ein hydrostatisches Getriebe 186 und in Abhängigkeit von der bestimmten Richtung, in der die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung 54 angetrieben wird, wird der Spitzen- oder High-Side-Kreisdruck, der innerhalb des Hydraulikpumpen-Motorkreises 108, 110 auftritt, dem Erfassungsanschluss eines der PSVs 58-1, 58-2 zugeführt, das dann ein druckskaliertes Ausgangssignal erzeugt, das im Wesentlichen proportional zu dem erfassten Druck ist oder diesen anderweitig angibt. Der entsprechende Drucksensor 64-1, 64-2 wandelt dann dieses Fluidsignal in ein elektronisches (digitales oder analoges) Signal um, das in den Drucksensordaten 144 enthalten ist, die dann an eine Steuerung weitergeleitet werden (z. B. analog zu der in 1 dargestellten Steuerung 52) zur Verwendung bei der Überwachung des Spitzenkreisdrucks innerhalb des Hydraulikpumpen-Motorkreises 108, 110 und möglicherweise zur Verwendung bei der Berechnung anderer druckbezogener Parameter, die das hydrostatische Getriebe betreffen, wie etwa der aktuellen Größe der Drehmomentübertragung durch die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung 54. Gleichzeitig erzeugt das PSV 58-1, 58-2, das fluidisch mit der Low-Side des Hydraulikpumpen-Motorkreises 108, 110 gekoppelt ist (d. h. dem Kreisabschnitt 108, 110, in dem der niedrige Druck gegenwärtig auftritt), ebenfalls ein fluidisches Signal, das dem entsprechenden Drucksensor 64-1, 64-2 zugeführt wird, der dann ein elektrisches Signal erzeugt, das als Teil der Drucksensordaten 144 an die Steuerung weitergeleitet wird.
Durch die Einbeziehung von zwei PSVs 58-1, 58-2 in die Druckskaliervorrichtung 188 erzielt das Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe 186 mehrere Vorteile. Erstens ist ein Schaltventil, wie etwa das Schaltventil 138 (4 und 6) nicht mehr notwendig. Zweitens kann die Steuerung 52 die bestimmte Richtung, in der die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung 54 zu einem bestimmten Zeitpunkt angetrieben wird, allein auf Grundlage der Drucksensordaten 144 bestimmen. Drittens kann die Steuerung 52 in Ausführungsformen, in denen die PSVs 58-1, 58-2 und die entsprechenden Drucksensoren 64-1, 64-2 ausreichend empfindlich sind, um eine genaue Überwachung des Drucks auf der niedrigen Seite innerhalb des Hydraulikpumpen-Motorkreises 108, 110 zu ermöglichen, den Basisdruck (z. B. Ladedruck) auf unerwartete oder ungewöhnliche Abweichungen darin überwachen; z. B. zu Diagnosezwecken. Sollten Abweichungen des Basisdrucks (z. B. Ladedruck) einen wesentlichen Einfluss auf die Genauigkeit der High-Side-Druckerfassungsfunktionalität des Drucküberwachungssystems für ein hydrostatisches Getriebe 186 haben, kann die Steuerung 52 derartige Abweichungen kompensieren. Ungeachtet dieser Vorteile kann die Einbeziehung eines zusätzlichen PSV und eines zusätzlichen Drucksensors die Anzahl der Teile und die Gesamtkosten erhöhen und das Leitschema komplizieren, das verwendet wird, um die Fluidsignale, die durch die PSV 58-1, 58-2 erzeugt werden, zu den entsprechenden Drucksensoren 64-1, 64-2 zu leiten, die, wie zuvor angemerkt, außerhalb einer Schwenkjochbaugruppe angeordnet sein können, wie etwa der Schwenkjochbaugruppe 72, wie beschrieben in Verbindung mit 3. Verschiedene andere Modifikationen können an dem Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe 186 vorgenommen werden, um noch weitere Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu ergeben; z. B. kann in weiteren Ausführungsformen ein einzelner Drucksensor mit mehreren Druckerfassungsanschlüssen anstelle der dargestellten Drucksensoren 64-1, 64-2 verwendet werden.
AUFZÄHLUNG VON BEISPIELEN FÜR DAS DRUCKÜBERWACHUNGSSYSTEM FÜR EIN HYDROSTATISCHES GETRIEBE
Die folgenden Beispiele für das Drucküberwachungssystem sind ferner bereitgestellt und zur leichteren Bezugnahme nummeriert.

1. Ein Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe beinhaltet ein hydrostatisches Getriebe und eine Drucksensordatenquelle. Das hydrostatische Getriebe wiederum beinhaltet ein Getriebegehäuse, eine Schwenkjochbaugruppe, die drehbar in dem Getriebegehäuse montiert ist, eine hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung, die einen Hydraulikpumpen-Motorkreis enthält, der zumindest teilweise in der Schwenkjochbaugruppe ausgebildet ist, und eine Druckskaliervorrichtung, die fluidisch mit dem Hydraulikpumpen-Motorkreis gekoppelt ist. Die Druckskaliervorrichtung ist konfiguriert, um ein druckskaliertes Ausgangssignal zu erzeugen, das im Wesentlichen proportional zu einem Spitzenkreisdruck innerhalb des Hydraulikpumpen-Motorkreises ist. Die Drucksensordatenquelle ist fluidisch mit der Druckskaliervorrichtung gekoppelt und konfiguriert, um Drucksensordaten zu erzeugen, die das druckskalierte Ausgangssignal angeben.
2. Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe nach Beispiel 1, ferner beinhaltend eine Steuerung, die mit der Drucksensordatenquelle gekoppelt und konfiguriert ist, um die Drucksensordaten zu verwenden, um den Spitzenkreisdruck innerhalb des Hydraulikpumpen-Motorkreises zu überwachen.
3. Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe nach Beispiel 2, wobei das Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe an Bord eines Arbeitsfahrzeugs mit einem Arbeitsfahrzeugmotor und einer Zapfwelle (PTO) verwendet wird. Ferner ist die Steuerung konfiguriert, um: (i) ein aktuelles Drehmoment, das durch die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung übertragen wird, teilweise auf Grundlage des Spitzenkreisdrucks zu berechnen; und (ii) eine Leistungsausgabe des Arbeitsfahrzeugmotors als Reaktion auf Variationen des aktuellen Drehmoments, das durch die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung übertragen wird, relativ zu einem geschätzten Drehmoment, das durch die Zapfwelle übertragen wird, selektiv zu variieren.
4. Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe nach Beispiel 1, wobei das Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe an Bord eines Arbeitsfahrzeugs verwendet wird. Zusätzlich beinhaltet das hydrostatische Getriebe ferner eine Eingangswelle, eine erste Ausgangswelle, die drehbar mit der Eingangswelle entlang eines ersten Drehmomentübertragungswegs gekoppelt ist, der die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung umgeht, und eine zweite Ausgangswelle, die mit der Eingangswelle entlang eines zweiten Drehmomentübertragungswegs gekoppelt ist, der sich durch die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung erstreckt.
5. Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe nach Beispiel 1, wobei die Druckskaliervorrichtung ein erstes Druckskalierventil (PSV) beinhaltet, das fluidisch mit der Drucksensordatenquelle gekoppelt und konfiguriert ist, um das druckskalierte Ausgangssignal zu erzeugen, wenn die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung in mindestens einer ersten Drehrichtung angetrieben wird.
6. Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe nach Beispiel 5, wobei die Drucksensordatenquelle einen ersten Drucksensor umfasst, der fluidisch mit dem ersten PSV gekoppelt und außerhalb der Schwenkjochbaugruppe angeordnet ist.
7. Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe nach Beispiel 5, wobei das erste PSV einen Basisdruckeinlass, an dem ein Basiseingangsdruck empfangen wird, sowie einen Signalauslass, an dem das druckskalierte Ausgangssignal aus dem Basiseingangsdruck erzeugt wird, beinhaltet.
8. Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe nach Beispiel 7, ferner beinhaltend eine Ladedruckquelle und eine Leitung. Die Ladedruckquelle ist konfiguriert, die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung mit einem Ladedruck zu versorgen, während die Leitung die Ladedruckquelle fluidisch mit dem Basisdruckeingang koppelt, so dass der Ladedruck als Basiseingangsdruck dient.
9. Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe nach Beispiel 7, wobei das erste PSV ferner einen PSV-Erfassungsanschluss beinhaltet, der fluidisch mit dem Hydraulikpumpen-Motorkreis gekoppelt ist und bei dem der Spitzenkreisdruck aufgenommen wird, wenn die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung in zumindest der ersten Drehrichtung angetrieben wird.
10. Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe nach Beispiel 9, wobei das erste PSV ferner einen Schieber und eine Hülse beinhaltet, in der der Basisdruckeinlass, der Signalauslass und der PSV-Erfassungsanschluss ausgebildet sind. Der Schieber weist eine translatorische Position innerhalb der Hülse auf, die die Strömungsimpedanz vom Basisdruckeinlass zum Signalauslass steuert, wobei die translatorische Position des Schiebers in Verbindung mit Schwankungen des Spitzenkreisdrucks, der am PSV-Erfassungsanschluss empfangen wird, variiert.
11. Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe nach Beispiel 5, wobei der Hydraulikpumpen-Motorkreis einen ersten Kreisabschnitt beinhaltet, der den Spitzenkreisdruck enthält, wenn der Hydraulikpumpen-Motorkreis in der ersten Drehrichtung angetrieben wird, und einen zweiten Kreisabschnitt, der den Spitzenkreisdruck enthält, wenn der Hydraulikpumpen-Motorkreis in einer zweiten Drehrichtung entgegengesetzt zur ersten Drehrichtung angetrieben wird.
12. Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe nach Beispiel 11, wobei das Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe ferner ein Schaltventil beinhaltet, das einen ersten Einlass aufweist, der mit dem ersten Kreisabschnitt gekoppelt ist, einen zweiten Einlass, der mit dem zweiten Kreisabschnitt gekoppelt ist, und einen Auslass, der mit dem ersten PSV gekoppelt ist.
13. Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe nach Beispiel 12, wobei das Schaltventil ein Ventilelement enthält, das beweglich ist zwischen: (i) einer ersten Position, in der das Schaltventil einen hohen Druck innerhalb des ersten Kreisabschnitts zu dem ersten PSV leitet, während das erste PSV fluidisch von dem zweiten Kreisabschnitt isoliert wird; und (ii) einer zweiten Position, in der das Schaltventil einen hohen Druck innerhalb des zweiten Kreisabschnitts zu dem ersten PSV leitet, während das erste PSV fluidisch von dem ersten Kreisabschnitt isoliert wird.
14. Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe nach Beispiel 5, wobei die Drucksensordatenquelle ferner ein zweites PSV beinhaltet, das fluidisch mit der Drucksensordatenquelle gekoppelt ist. Das zweite PSV ist konfiguriert, um das druckskalierte Ausgangssignal zu erzeugen, wenn die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung in einer zweiten Drehrichtung entgegengesetzt zur ersten Drehrichtung angetrieben wird.
15. Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe nach Beispiel 1, wobei das druckskalierte Ausgangssignal mindestens zehnmal niedriger ist als der Spitzenkreisdruck, wenn der hydrostatische Pumpenmotor in die erste Drehrichtung angetrieben wird.

FAZIT
Somit wurden Ausführungsformen eines Drucküberwachungssystems für ein hydrostatisches Getriebe, wie eines hydrostatischen IVT-Drucküberwachungssystems, bereitgestellt, das für den Einsatz an Bord von Arbeitsfahrzeugen gut geeignet ist. Das Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe verfügt über einzigartige strukturelle Merkmale, einschließlich einer Druckskaliervorrichtung mit einem oder mehreren PSVs, die eine Spitzen- oder „High-Side“-Drucküberwachung während des Getriebebetriebs ermöglichen. Die Druckskaliervorrichtung erzeugt ein druckskaliertes Ausgangssignal, das im Wesentlichen proportional (oder anderweitig indikativ) zu dem Spitzendruck ist. Gleichzeitig ist das druckskalierte Ausgangssignal deutlich geringer als der Spitzenkreisdruck; z. B. kann in Ausführungsformen das druckskalierte Ausgangssignal relativ zum Spitzenkreisdruck um einen Faktor zehn oder mehr reduziert werden. Das druckskalierte Ausgangssignal kann aufgrund seiner reduzierten Größe relativ zum Spitzen- oder High-Side-Kreisdruck unter Verwendung von Drucksensoren mit geringeren Kosten, höheren Genauigkeiten und/oder höherer Lebensdauer im Vergleich zu spezialisierten Drucksensoren mit hohen Druckerfassungsfähigkeiten gemessen werden. Ferner können solche Drucksensor/en außerhalb der Schwenkjochbaugruppe angeordnet sein, wenn sie in dem hydrostatischen Getriebe enthalten sind, um den Sensorzugriff zu erleichtern und andere Vorteile bereitzustellen. Eine mit dem/den Sensor/en betriebsfähig gekoppelte Steuerung kann dann die bereitgestellten Daten nutzen, um den Spitzenkreisdruck während des Getriebebetriebs zu überwachen, und möglicherweise diesen Dateneingang nutzen, um andere druckbezogene Parameter zu überwachen, die das hydrostatische Getriebe betreffen, wie etwa das Drehmoment, das zu einem beliebigen Zeitpunkt durch die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung übertragen wird.
Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ein/eine“ und „der/die“ auch die Pluralformen beinhalten, sofern der Kontext dies nicht klar ausschließt. Es versteht sich ferner, dass die Begriffe „umfasst“ und/oder „umfassend“ bei einer Verwendung in dieser Patentschrift das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, Ganzzahlen, Schritten, Operationen, Elementen und/oder Komponenten angeben, jedoch nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung eines bzw. einer oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen.
Die Beschreibung der vorliegenden Offenbarung wurde zur Veranschaulichung und Beschreibung vorgelegt, soll aber nicht vollständig oder auf die Offenbarung in der offenbarten Form beschränkt sein. Viele Modifikationen und Variationen sind für Fachleute offensichtlich, ohne vom Umfang und Sinn der Offenbarung abzuweichen. Die hierin ausdrücklich genannten Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Offenbarung und ihre praktische Anwendung am besten zu erklären und es anderen Durchschnittsfachleuten auf diesem Gebiet ermöglichen, die Offenbarung zu verstehen und viele Alternativen, Änderungen und Abweichungen von den beschriebenen Beispielen zu erkennen. Dementsprechend liegen verschiedene Ausführungsformen und Implementierungen als die explizit beschriebenen im Geltungsbereich der folgenden Ansprüche.

Claims

Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe 22 (22), umfassend: hydrostatisches Getriebe (24), umfassend: ein Getriebegehäuse (70); eine Schwenkjochbaugruppe (72), die drehbar in dem Getriebegehäuse (70) montiert ist; eine hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung (54), die einen Hydraulikpumpen-Motorkreis (108, 110) beinhaltet, der zumindest teilweise in der Schwenkjochbaugruppe (72) ausgebildet ist; und eine Druckskaliervorrichtung (56), die fluidisch mit dem Hydraulikpumpen-Motorkreis (108, 110) gekoppelt und konfiguriert ist, um ein druckskaliertes Ausgangssignal zu erzeugen, das im Wesentlichen proportional zu einem Spitzenkreisdruck innerhalb des Hydraulikpumpen-Motorkreises (108, 110) ist; und eine Drucksensordatenquelle (62), die fluidisch mit der Druckskaliervorrichtung (56) gekoppelt und konfiguriert ist, um Drucksensordaten zu erzeugen, die das druckskalierte Ausgangssignal angeben.
Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe (22) nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Steuerung (52), die mit der Drucksensordatenquelle (62) gekoppelt und konfiguriert ist, um die Drucksensordaten zu verwenden, um den Spitzenkreisdruck innerhalb des Hydraulikpumpen-Motorkreises (108, 110) zu überwachen.
Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe (22) nach Anspruch 2, wobei das Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe (22) an Bord eines Arbeitsfahrzeugs (20) mit einem Motor (34) für ein Arbeitsfahrzeug und einer Zapfwelle (PTO) verwendet wird; und wobei die Steuerung (52) ferner konfiguriert ist, um: ein aktuelles Drehmoment zu berechnen, das durch die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung (54) übertragen wird, die zum Teil auf dem Spitzenkreisdruck basiert; und eine Leistungsabgabe des Arbeitsfahrzeugmotors (34) als Reaktion auf Variationen des aktuellen Drehmoments, das durch die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung (54) übertragen wird, relativ zu einem geschätzten Drehmoment, das durch die Zapfwelle übertragen wird, selektiv zu variieren.
Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe (22) an Bord eines Arbeitsfahrzeugs (20) verwendet wird; und wobei das hydrostatische Getriebe (24) ferner umfasst: eine Eingangswelle (26); eine erste Abtriebswelle (28), die entlang eines ersten Drehmomentübertragungswegs (40) drehbar mit der Eingangswelle (26) gekoppelt ist, wobei die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung (54) umgangen wird; und eine zweite Abtriebswelle (30), die entlang eines zweiten Drehmomentübertragungswegs (42), der sich durch die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung (54) erstreckt, mit der Eingangswelle (26) gekoppelt ist.
Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Druckskaliervorrichtung (56) ein erstes Druckskalierventil (PSV (58)) umfasst, das fluidisch mit der Drucksensordatenquelle (62) gekoppelt und konfiguriert ist, um das druckskalierte Ausgangssignal zu erzeugen, wenn die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung (54) in mindestens einer ersten Drehrichtung angetrieben wird.
Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe (22) nach Anspruch 5, wobei die Drucksensordatenquelle (62) einen ersten Drucksensor (64) umfasst, der fluidisch mit dem ersten Druckskalierventil (PSV (58)) gekoppelt und außerhalb der Schwenkjochbaugruppe (72) angeordnet ist.
Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe (22) nach Anspruch 5 oder 6, wobei das erste Druckskalierventil (PSV (58)) Folgendes umfasst: einen Basisdruckeinlass (148), an dem ein Basiseingangsdruck empfangen wird; und einen Signalauslass (150), an dem das druckskalierte Ausgangssignal durch den Ausgangsdruck erzeugt wird.
Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe (22) nach Anspruch 7, ferner umfassend: eine Ladedruckquelle (118), die konfiguriert ist, um die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung (54) mit einem Ladedruck zu versorgen; und eine Leitung (120), die die Ladedruckquelle (118) fluidisch an den Basisdruckeinlass (148) koppelt, sodass der Ladedruck als der Basiseingangsdruck dient.
Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe (22) nach Anspruch 7 oder 8, wobei das erste PSV (58) ferner einen PSV-Erfassungsanschluss (146) umfasst, der fluidisch mit dem Hydraulikpumpen-Motorkreis (108, 110) gekoppelt ist und an dem der Spitzenkreisdruck empfangen wird, wenn die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung (54) in mindestens der ersten Drehrichtung angetrieben wird.
Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe (22) nach Anspruch 9, wobei das erste Druckskalierventil (PSV (58)) ferner umfasst: eine Hülse (112), in der der Basisdruckeinlass (148), der Signalauslass (150) und der PSV-Erfassungsanschluss (146) ausgebildet sind; und einen Schieber (114), der eine translatorische Position innerhalb der Hülse (112) aufweist, die die Strömungsimpedanz von dem Basisdruckeinlass (148) zu dem Signalauslass (150) steuert, wobei die translatorische Position des Schiebers (114) in Verbindung mit Schwankungen des an dem PSV-Erfassungsanschluss (146) empfangenen Spitzenkreisdrucks variiert.
Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe (22) nach einem der Ansprüche 5 bis 10, wobei der Hydraulikpumpen-Motorkreis (108, 110) Folgendes umfasst: einen ersten Kreisabschnitt (108), der den Spitzenkreisdruck enthält, wenn der Hydraulikpumpen-Motorkreis (108, 110) in der ersten Drehrichtung angetrieben wird; und einen zweiten Kreisabschnitt (110), der den Spitzenkreisdruck enthält, wenn der Hydraulikpumpen-Motorkreis (108, 110) in einer zweiten Drehrichtung entgegengesetzt zur ersten Drehrichtung angetrieben wird.
Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe (22) nach Anspruch 11, wobei das Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe (22) ferner ein Schaltventil (138) umfasst, das einen ersten Einlass aufweist, der mit dem ersten Kreisabschnitt gekoppelt ist, einen zweiten Einlass, der mit dem zweiten Kreisabschnitt gekoppelt ist, und einen Auslass, der mit dem ersten PSV (58) gekoppelt ist.
Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe (22) nach Anspruch 12, wobei das Schaltventil (138) ein Ventilelement (176) enthält, das bewegbar ist zwischen: einer ersten Position, in der das Schaltventil (138) einen hohen Druck innerhalb des ersten Kreisabschnitts (108) zu dem ersten PSV (58) leitet, während das erste PSV (58) fluidisch von dem zweiten Kreisabschnitt (110) isoliert wird; und eine zweite Position, in der das Schaltventil (138) einen hohen Druck innerhalb des zweiten Kreisabschnitts (110) zu dem ersten PSV (58) leitet, während es das erste PSV (58) fluidisch von dem ersten Kreisabschnitt (108) isoliert.
Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe (22) nach einem der Ansprüche 5 bis 13, wobei die Drucksensordatenquelle (62) ferner ein zweites PSV (58) umfasst, das fluidisch mit der Drucksensordatenquelle (62) gekoppelt ist, wobei das zweite PSV (58) konfiguriert ist, um das druckskalierte Ausgangssignal zu erzeugen, wenn die hydrostatische Pumpen-Motor-Anordnung (54) in einer zweiten Drehrichtung entgegengesetzt zur ersten Drehrichtung angetrieben wird.
Drucküberwachungssystem für ein hydrostatisches Getriebe (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das druckskalierte Ausgangssignal mindestens zehnmal geringer ist als der Spitzenkreisdruck, wenn die hydrostatische Pumpen-Motoranordnung (54) in einer ersten Drehrichtung angetrieben wird.