DE112009001430B4

DE112009001430B4 - Verfahren und Anordnung mehrerer Antriebspumpen in einem hydrostatisch angetriebenen Verdichter

Info

Publication number: DE112009001430B4
Application number: DE112009001430.5T
Authority: DE
Inventors: Craig Fausch
Original assignee: Caterpillar Paving Products Inc
Current assignee: Caterpillar Paving Products Inc
Priority date: 2008-06-19
Filing date: 2009-06-11
Publication date: 2019-05-09
Anticipated expiration: 2029-06-12
Also published as: WO2009155207A2; DE112009001430T5; CN102066148A; US20090314571A1; CN102066148B; US7967099B2; WO2009155207A3

Abstract

Verfahren zum Steuern des Antriebs einer Maschine (100) mit einem Hauptrahmen (101), wenigstens einer drehbar mit dem Hauptrahmen (101) verbundenen ersten Bewegungseinrichtung (114), wenigstens einer drehbar mit dem Hauptrahmen (101) verbundenen zweiten Bewegungseinrichtung (112), wobei die erste und die zweite Bewegungseinrichtung (114, 112) in einem beabstandeten Verhältnis stehen, einem an dem Hauptrahmen (101) getragenen Antrieb (110), einem mit der ersten Bewegungseinrichtung (114) wirkverbundenen ersten Hydraulikmotor (154) und einem mit der zweiten Bewegungseinrichtung (112) wirkverbundenen zweiten Hydraulikmotor (184), wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
Fluidverbinden einer ersten Pumpe (142) mit dem ersten Hydraulikmotor (154),
Wirkverbinden der ersten Pumpe (142) mit dem Antrieb (110),
Fluidverbinden einer zweiten Pumpe (172) mit dem zweiten Hydraulikmotor (184),
Wirkverbinden der zweiten Pumpe (172) mit dem Antrieb (110),
Anordnen wenigstens einer Fluidsteuerungsöffnung (204, 206) in Fluidverbindung zwischen der ersten und der zweiten Pumpe (142, 172), wobei die Fluidsteuerungsöffnung (204, 206) zum Ermöglichen eines Fluidstroms zwischen der ersten und der zweiten Pumpe (142, 172) ausgebildet ist,
wahlweises Schließen der Fluidsteuerungsöffnung (204, 206) zum Unterbrechen des Fluidstroms zwischen der ersten und der zweiten Pumpe (142, 172) als Antwort auf ein Signal während eines Betriebs der Maschine (100).

Description

Technisches Gebiet
Diese Patentoffenbarung bezieht sich allgemein auf hydrostatisch angetriebene Verdichter und genauer auf ein Verfahren und eine Anordnung zum Steuern des Gleichgewichts von mehreren Antriebspumpen in solchen Maschinen.
Hintergrund
Hydrostatisch angetriebene Maschinen weisen typischerweise wenigstens eine von einem Antrieb oder einem Motor angetriebene Hydraulikpumpe auf. Die Hydraulikpumpe fördert einen Fluidstrom zu einem oder mehreren mit Bewegungseinrichtungen, wie beispielsweise Walzen und/oder Rädern der Maschine, verbundenen Aktoren, die üblicherweise Hydraulikmotoren sind. Der Fluidstrom aus der Pumpe durchläuft jeden Aktor, was bewirkt, dass sich die Walze und/oder die Räder bei einer gegebenen Geschwindigkeit zum Fortbewegen der Maschine bei einer gewünschten Fahrgeschwindigkeit drehen. Ein eine Steuerungseingabe, wie beispielsweise einen Hebel, ein Pedal oder jede andere geeignete Einrichtung, einstellender Bediener steuert die Bewegung der Maschine.
Hydrostatisch angetriebene Verdichter weisen üblicherweise wenigstens eine Walze entlang einer ersten Achse und eine entlang einer zweiten Achse angeordnete zweite Bewegungseinrichtung, wie beispielsweise ein oder mehrere Räder, auf. In Verdichtern, in denen eine einzige Hydraulikpumpe vorgesehen ist, wird ein komplexes System an Sensoren und Elektronik allgemein zum Steuern der relativen Drehbewegungen der entsprechenden Walze und Räder verwendet.
Alternative Anordnungen weisen zwei mit der entsprechenden Walze und den Rädern verbundene Pumpen auf. Während die Pumpenverdrängung allgemein von dem Bediener gesteuert wird, kann zum Ausgleichen der Last während einer normalen Verwendung eine Öffnung zwischen den Arbeitsseiten der Pumpen vorgesehen sein. Das Gleichgewicht zwischen diesen Pumpen kann von Änderungen in dem Druck, die sich beispielsweise aus dem Maschinenbetrieb auf einem unebenen Untergrund ergeben, nachteilig beeinflusst werden. Wenn sich der Verdichter bergauf mit der Walze in der Bergstellung bewegt, verschiebt sich das Gewicht der Maschine üblicherweise etwas von der Walze weg, drückt Fluid über die Öffnung in die Bergpumpe und beeinflusst schließlich das Drehmomentgleichgewicht und die Drehzahl zwischen den entsprechenden Motoren. Genauer führt die Abnahme des Drucks auf die Bergwalze zu einer Zunahme der Drehzahl, was bewirkt, dass sich die Walze schnell dreht. Eine ähnliche Folge kann auftreten, wenn die Walze relativ zu den Rädern bergab angeordnet ist. Andere Bodenbedingungen, die eine ungleiche Traktion oder dergleichen aufweisen, können ebenso zu dem schnellen Drehen von entweder der Walze oder den Rädern führen. Beispielsweise kann loser Sand oder dergleichen ein Durchdrehen bewirken, das zu einem solchen schnellen Drehen führen könnte. Dieses schnelle Drehen von einem Satz von Bewegungseinrichtungen, entweder der Walze oder den Rädern, bewirkt ein unerwünschtes „Unverdichten“ des Bodens darunter. Zusätzlich kann das Übersteuern von einer der Pumpen zu einer verringerten Haltbarkeit von Bauteilen unter extremen Bedingungen führen.
Ähnliche Bedingungen können sich bei anderen hydrostatisch bewegten Maschinen ergeben, die von mehreren Pumpen vorangetrieben werden, die mit entsprechenden Achsen verbunden sind und die miteinander durch eine Öffnung zwischen den Arbeitsseiten der Pumpen zum Ausgleichen der Last während einer normalen Verwendung verbunden sind.
Entsprechend ist es wünschenswert, eine Anordnung zu schaffen, die eine oder mehrere dieser Bedingungen oder Effekte überwindet oder minimiert.
Ein hydrostatischer Fahrantrieb und ein Verfahren zum Betreiben eines hydrostatischen Fahrantriebs sind aus der DE 199 56 469 A1 bekannt. Ein Verfahren zur Steuerung eines Hydraulikkreislaufs ist aus der DE 10 2005 046 914 A1 bekannt. Ein Verdichtungsgerät mit Zugkraftsteuerungssystem ist aus der DE 696 05 314 T2 bekannt. Eine Steuerung für eine hydraulisch betriebene Vorrichtung ist aus der DE 26 33 674 bekannt und eine Vorrichtung zum Steuern von Arbeitsoperationen und Fahrbewegungen einer Baumaschine sind aus der DE 695 23 552 T2 bekannt.
Zusammenfassung
Die Offenbarung sieht ein Verfahren zum Steuern des Vortriebs einer Maschine mit wenigstens einer ersten und einer zweiten beabstandeten Bewegungseinrichtung vor, die drehbar mit einem Hauptrahmen gekoppelt sind. Der Hauptrahmen trägt einen Antrieb. Ein erster Motor und ein zweiter Motor sind mit der ersten bzw. der zweiten Bewegungseinrichtung wirkverbunden. Das Verfahren umfasst die Schritte des Fluidverbindens einer ersten Pumpe mit dem ersten Motor, des Wirkverbindens der ersten Pumpe mit dem Antrieb, des Fluidverbindens einer zweiten Pumpe mit dem zweiten Motor, des funktionsfähigen Verbindens der zweiten Pumpe mit dem Antrieb, und des Anordnens einer Fluidsteuerungsöffnung in Fluidverbindung zwischen der ersten und der zweiten Pumpe, wobei die Fluidsteuerungsöffnung zum Ermöglichen eines Fluidstroms zwischen der ersten und der zweiten Pumpe ausgebildet ist. Das Verfahren umfasst ferner die Schritte des wahlweisen Schließens der Öffnung zum Unterbrechen des Stroms zwischen der ersten und der zweiten Pumpe als Antwort auf ein Signal während eines Betriebs der Maschine.
Die Offenbarung sieht ferner ein Fluidsteuerungssystem in einer Maschine mit wenigstens einer ersten und einer zweiten beabstandeten Bewegungseinrichtung vor, die drehbar mit einem Hauptrahmen verbunden sind, wobei der Hauptrahmen einen Antrieb trägt. Das Fluidsteuerungssystem weist eine erste und eine zweite mit dem Antrieb verbundene Pumpe auf, wobei ein erster und ein zweiter Motor mit der ersten bzw. der zweiten Bewegungseinrichtung wirkverbunden ist, wobei die erste und die zweite Pumpe mit dem ersten und dem zweiten Motor in Fluidverbindung stehen. Eine Fluidsteuerungsöffnung ist zum Bereitstellen einer wahlweisen Fluidverbindung zwischen der ersten und der zweiten Pumpe angeordnet, wobei die Fluidsteuerungsöffnung als Antwort auf ein Signal wahlweise schließbar ist.
Die Offenbarung sieht auch eine Maschine mit wenigstens einer ersten und einer zweiten beabstandeten Bewegungseinrichtung vor, die drehbar mit einem Hauptrahmen verbunden sind, wobei der Hauptrahmen einen Antrieb trägt. Die erste und die zweite Pumpe sind mit dem Antrieb verbunden, wobei der erste und der zweite Motor mit der ersten bzw. der zweiten Bewegungseinrichtung wirkverbunden sind, die erste und die zweite Pumpe mit dem ersten bzw. dem zweiten Motor in Fluidverbindung stehen. Eine Fluidsteuerungsöffnung ist zum Bereitstellen einer wahlweisen Fluidverbindung zwischen der ersten und der zweiten Pumpe angeordnet, wobei die Fluidsteuerungsöffnung als Antwort auf ein Signal wahlweise schließbar ist.
Figurenliste

1 ist eine Skizzenansicht eines Bodenverdichters als ein Beispiel für eine hydrostatisch angetriebene Maschine gemäß der Offenbarung.
2 ist ein schematisches Diagramm eines Hydrauliksystems gemäß der Offenbarung.
3 ist ein grobes Blockdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben des Hydrauliksystems.

Detaillierte Beschreibung
Diese Offenbarung bezieht sich auf hydrostatisch betriebene Maschinen. Die zur Darstellung angegebenen Beispiele beziehen sich auf eine hydrostatisch angetriebene Maschine und genauer auf eine Kombination von Elementen der Maschine, die eine verringerte Motordrehzahl zur Optimierung der meisten Betriebszustände ergeben. Die vorliegende Offenbarung ist bei jeder Art von Maschine mit einem zugeordneten Hydrauliksystem mit mehreren zum Drehen entsprechender Bewegungseinrichtungen der Maschine, wie beispielsweise Räder und/oder Walzen, verbundenen Pumpen anwendbar, wobei die Pumpen durch eine Fluidverbindung verbunden sind, die einen offenen Strom zwischen den Pumpen vorsieht. Eine wahlweise schließbare Fluidsteuerungsöffnung ist zwischen der Walzen- und der Achsenpumpe derart vorgesehen, dass ein Strom zwischen den Pumpen als Antwort auf wenigstens eine Bedieneranweisung oder einen erfassten Zustand, wie beispielsweise einen Druckunterschied zwischen der Walzen- und der Achsenpumpe, der ein erstes vorgegebenes Niveau übersteigt, oder einen Drehzahlunterschied zwischen der Walze und der Achse, der ein zweites vorgegebenes Niveau übersteigt, unterbrochen wird.
1 zeigt eine Skizzenansicht einer Maschine 100 als ein Beispiel einer hydrostatisch angetriebenen Maschine. Obwohl ein Bodenverdichter in 1 dargestellt ist, kann sich der Ausdruck „Maschine“ auf jede hydrostatische Maschine beziehen, die irgendeine Art von Betrieb ausführt, die einer Industrie zugeordnet ist, wie beispielsweise Bergbau, Straßenbau, Bauwesen, Landwirtschaft, Transportwesen oder jeder anderen im Stand der Technik bekannten Industrie, so lange wie die Maschinensteuerungen wie hierin beansprucht angeordnet sind. Beispielsweise kann die Maschine 100 ein Asphalt-, Müll- oder pneumatischer Verdichter oder eine erdbewegende Maschine sein, wie beispielsweise ein Radlader, ein Bagger, ein Muldenkipper, ein Löffelbagger, ein Grader, ein Materialförderer oder dergleichen.
Die Maschine 100 weist einen Hauptrahmen 101 mit einem Motorrahmenbereich 102 und einen Gabel- oder Nicht-Motorrahmenbereich 104 auf. Eine Gelenkverbindung 106, die ein Scharnier 108 aufweist, verbindet die zwei Bereiche des Motorrahmenbereichs 102 und des Nicht-Motorrahmenbereichs 104 und ermöglicht ein Steuern der Maschine 100 während eines Betriebs. Während ein Hauptrahmen 101 dargestellt ist, kann die Maschine alternativ einen Nicht-Gelenkhauptrahmen aufweisen. Der Motorrahmenbereich 102 des Hauptrahmens 101 trägt allgemein einen Antrieb 110. Der Antrieb 110 kann jede geeignete Form aufweisen, wie beispielsweise lediglich als Beispiel eine Verbrennungskraftmaschine oder eine Maschine mit Kompressionszündung. Im Allgemeinen kann der Antrieb 110 jede Antriebsmaschine sein, die Leistung an verschiedene Systeme der Maschine üblicherweise durch Verbrauch von Kraftstoff liefert.
Der Hauptrahmen 101 ist auf wenigstens einer ersten Bewegungseinrichtung und einer zweiten Bewegungseinrichtung getragen. Bei der dargestellten beispielhaften Maschine 100 weist die erste Bewegungseinrichtung eine drehbar montierte Walze 114 auf und die zweiten Bewegungseinrichtungen weisen ein Paar Räder 112 auf. Genauer trägt der Motorrahmenbereich 102 auch eine Achse 111 mit einem Satz Rädern 112 darauf (lediglich ein Rad ist sichtbar). Im Gegensatz dazu weist der Nicht-Motorrahmenbereich 104 eine Gabel 113 auf, die die Walze 114 aufnimmt, die sich um ihre Mittellinie dreht, während die Maschine 100 in Bewegung ist. Während die dargestellte beispielhafte Maschine 100 einen Satz Räder 112 und eine Walze 114 aufweist, könnte die Maschine 100 andere Bewegungseinrichtungen aufweisen, wie beispielsweise lediglich als Beispiel zwei Walzen oder drei oder mehr Räder.
Eine Kabine 116 ist üblicherweise auf dem Hauptrahmen 101 montiert und kann einen Sitz 118, einen Steuermechanismus 120, einen Brems- oder Steuerungshebel 122 und eine Konsole 124 aufweisen. Ein die Kabine 116 einnehmender Bediener kann die verschiedenen Funktionen und die Bewegung der Maschine 100 durch beispielsweise Verwenden des Steuermechanismus 120 zum Festlegen einer Fahrtrichtung der Maschine 100 oder Verwenden des Steuerungshebels 122 zum Festlegen der Fahrgeschwindigkeit der Maschine steuern. Man beachte, dass die hierin angegebenen Darstellungen der verschiedenen Steuerungsmechanismen allgemein sind und alle möglichen Mechanismen oder Einrichtungen umfassen sollen, die zum Übertragen eines Bedienerbefehls an eine Maschine verwendet werden.
Ein vereinfachtes Kreisdiagramm des Hydrauliksystems 130 mit elektrischen Steuerungen ist in 2 gezeigt. Das Hydrauliksystem 130, das zu Darstellungszwecken vereinfacht ist, weist einen Bereich des Antriebskreises zum Antreiben der Walze 114 und der Achse 111 der Maschine 100 auf. Man beachte, dass Hydraulikelemente und Verbindungen zum Antreiben optionaler zusätzlicher Bauteile, wie beispielsweise Vibratoren (nicht gezeigt) innerhalb der Walze 114, aus Gründen der Einfachheit nicht gezeigt sind. Zusätzliche Hydraulikelemente und Verbindungen können bei anderen hydrostatisch angetriebenen Maschinen zum Ausführen von Betrieben vorgesehen sein, wie beispielsweise lediglich als Beispiel Anheben und/oder Verschwenken von angebrachten Geräten.
Eine elektronische Steuerung 132 ist mit der Maschine 100 verbunden und zum Empfangen von Informationen von verschiedenen Sensoren an der Maschine 100, zum Verarbeiten der Informationen und zum Ausgeben von Befehlen an verschiedene Aktoren innerhalb des Systems während des Betriebs angeordnet. Zu der vorliegenden Beschreibung gehörende Verbindungen sind gezeigt, aber man beachte, dass eine große Anzahl von anderen Verbindungen relativ zu der Steuerung 132 vorhanden sein kann. Bei dieser Ausführungsform ist die Steuerung 132 über eine Steuerungssignalleitung 136 mit einer Steuerungseingabe 134 verbunden (wie beispielsweise dem Steuerungshebel 122). Die schematisch gezeigte Steuerungseingabe 134 kann beispielsweise ein von einem Bediener der Maschine beweglicher Hebel sein, der zum Festlegen einer gewünschten Geschwindigkeitsfestlegung der Maschine verwendet wird. In 2 kann die Steuerungseingabe 134 jede der Steuerung 132 zuzuführende geeignete Anweisung erzeugen. Die Stellung der Steuerungseingabe 134 kann durch einen der Steuerungseingabe 134 zugeordneten Sensor 138 in ein Steuerungssignal übersetzt werden. Das an die Steuerung 132 übermittelte Steuerungssignal kann in einer Berechnung zusammen mit anderen Parametern, wie beispielsweise der Drehzahl des Antriebs 110, der Temperatur des Fluids innerhalb des Speichers 140, usw., zum Ergeben eines gewünschten Betriebs der Maschine 100 verwendet werden.
Unter Zuwendung auf den allgemeinen Betrieb des Hydrauliksystems 130 relativ zu der Walze 114 ist eine erste Pumpe, in diesem Fall eine bidirektionale Walzenpumpe 142 mit variabler Verdrängung mit einer Antriebsmaschine verbunden, in diesem Fall dem Antrieb 110 der Maschine 100. Hydraulikfluid aus einem entlüfteten Speicher 140 oder Ablauf wird von der Walzenpumpe 142 abgegeben und dieser zugeführt.
Die Walzenpumpe 142 kann in jeder geeigneten Weise betrieben werden. Bei der offenbarten Anordnung ist die Steuerungseingabe 134 mit einem Servosteuerungsventil (nicht gezeigt) verbunden, das zum Ändern des Winkels einer Taumel- bzw. Schrägscheibe (nicht gezeigt) innerhalb der Walzenpumpe 142 als Antwort auf eine Bewegung der Steuerungseingabe 134 angeordnet ist. Eine Bewegung der Taumel- bzw. Schrägscheibe wird von einem mit der Steuerungseingabe 134 verbundenen Aktor 150 bewirkt. Das Verstellen oder der Winkel der Steuerungseingabe 134, der gleich dem oder proportional zu dem Winkel der Taumel- bzw. Schrägscheibe der Walzenpumpe 142 ist, kann mit einem Sensor 152 erfasst oder gemessen werden. Der Sensor 152 kann beispielsweise ein analoger oder digitaler Sensor sein, der den Winkel (oder äquivalent das Verstellen) der Taumel- bzw. Schrägscheibe innerhalb der Walzenpumpe 142 misst.
Die Walzenpumpe 142 ist ferner mit einem ersten Hydraulikmotor verbunden, hier einem Hydraulikwalzenmotor 154, der wiederum mit der Walze 114 verbunden und zum Drehen derselben angeordnet ist, wenn die Maschine 100 fährt. Während des Betriebs liefert die Steuerung 132 Richtungsanweisungen an die Walzenpumpe 142. Bei einer alternativen Anordnung kann die Steuerungseingabe 134 Richtungsanweisungen an die Walzenpumpe 142 direkt durch Kabelbetätigung oder dergleichen liefern. In Abhängigkeit von den angezeigten Richtungen der Walzenpumpe 142 wird der Fluidstrom aus der Walzenpumpe 142 in eine von zwei Leitungen geleitet, eine erste Leitung 156 und eine zweite Leitung 158, die jeweils mit einer von zwei Seiten des Hydraulikwalzenmotors 154 verbunden sind. Auf diese Weise wird, wenn der Motor 110 läuft und geeignete Steuerungen zum Betreiben der Walzenpumpe 142 angewendet werden, die Walze 114 gedreht, um die Maschine 100 in der gewünschten Richtung voran zu treiben.
Eine schematisch gezeigte Bremse 160 ist zum Anhalten oder Unterbrechen der Bewegung der Walze 114, wenn sie von einem Aktor 162 betätigt wird, angeordnet. Der bei dieser Ausführungsform gezeigte Aktor 162 ist elektronisch und betätigt die Bremse 160, was eine Reibung zum Anhalten der Bewegung der Walze 114 bewirkt, aber andere Konfigurationen können verwendet werden. Beispielsweise kann ein Zapfen in eine Öffnung einer drehenden Scheibe eingesetzt werden, die mit der Walze 114 derart verbunden ist, dass eine Bewegung der Scheibe und der Walze 114 bezüglich des Zapfens unterbrochen wird, usw. Ferner ist die Bremse 160 zur Darstellung außerhalb der Walze 114 gezeigt, aber herkömmliche Formen, wie beispielsweise diejenigen mit der Bremse 160 innerhalb der Walze 114 geschützt, können verwendet werden.
Das Hydrauliksystem 130 weist eine ähnliche Anordnung für die Drehung der Achse 111 und die angebrachten Räder 112 auf. Genauer ist eine zweite Pumpe, hier eine bidirektionale Achsenpumpe 172 mit variabler Verdrängung, mit einer Antriebsmaschine verbunden, in diesem Fall dem Antrieb 110 der Maschine 100. Um die schematische Zeichnung zu vereinfachen, sind zwei separate Bezeichnungen für den Antrieb 110 in 2 gezeigt. Bei der dargestellten Ausführungsform betreibt jedoch ein einziger Antrieb 110 beide Pumpen 142, 172. Hydraulikfluid aus dem entlüfteten Speicher 140 oder Ablaufwird von der Achsenpumpe 172 abgegeben und dieser zugeführt.
Ebenso wie die Walzenpumpe 142 kann die Achsenpumpe 172 in jeder geeigneten Weise betrieben werden. Bei der offenbarten Anordnung ist die Steuerungseingabe 134 mit einem Servosteuerungsventil (nicht gezeigt) verbunden, das zum Ändern des Winkels der Taumel- bzw. Schrägscheibe (nicht gezeigt) innerhalb der Achsenpumpe 172 als Antwort auf eine Bewegung der Steuerungseingabe 134 angeordnet ist. Eine Bewegung der Taumel- bzw. Schrägscheibe wird von einem mit der Steuerungseingabe 134 verbundenen Aktor 180 bewirkt. Das Verstellen oder der Winkel der Steuerungseingabe 134, der äquivalent oder proportional zu dem Winkel der Taumel- oder Schrägscheibe der Achsenpumpe 172 ist, kann mit einem Sensor 182 erfasst oder gemessen werden. Der Sensor 182 kann beispielsweise ein analoger oder digitaler Sensor sein, der den Winkel (oder äquivalent das Verstellen) der Taumel- oder Schrägscheibe innerhalb der Achsenpumpe 172 misst.
Die Achsenpumpe 172 ist ferner mit einem zweiten Hydraulikmotor verbunden, hier einem Hydraulikachsenmotor 184, der wiederum zum Drehen der Achse 111 verbunden und angeordnet ist, wenn die Maschine 100 fährt. Im Betrieb liefert die Steuerungseingabe 134 Richtungsanweisungen an die Achsenpumpe 172. Ebenso wie die Walzenpumpe 142 kann bei einer alternativen Anordnung die Steuerungseingabe 134 Richtungsanweisungen an die Walzenpumpe 142 direkt durch Kabelbetätigung oder dergleichen liefern. In Abhängigkeit von den angezeigten Richtungen der Achsenpumpe 172 wird der Fluidstrom aus der Achsenpumpe 172 in eine von zwei Leitungen geleitet, eine erste Leitung 186 und eine zweite Leitung 188, die jeweils mit einer von zwei Seiten des Hydraulikachsenmotors 184 verbunden sind. Auf diese Weise wird, wenn der Antrieb 110 läuft und geeignete Steuerungen zum Betreiben der Achsenpumpe 172 angewendet werden, die Achse 111 gedreht, um die Räder 112 zum Vorantreiben der Maschine 100 in der gewünschten Richtung zu drehen.
Eine Bremse (nicht gezeigt) kann zum Anhalten oder Unterbrechen einer Bewegung der Achse 111 vorgesehen sein, wenn sie von einem Aktor 192 betätigt wird. Der bei dieser Ausführungsform gezeigte Aktor 192 ist elektronisch und betätigt die Bremse, was eine Reibung zum Anhalten der Bewegung der Achse 111 bewirkt, aber andere Konfigurationen können verwendet werden.
Um einen sanften, koordinierten Betrieb der Walze 114 und der Achse 111/des Hinterrads 112 vorzusehen, verbinden Leitungen 200, 202 mit (Fluidsteuerungs-)Öffnungen 204, 206 die Arbeitsseiten der Walze- und der Achsenpumpe 142, 172. Wenn der Bediener eine Bewegung der Maschine durch Verstellen der Steuerungseingabe 134 vorgibt, wird über die Steuerungssignalleitung 136 ein Steuerungssignal an die Steuerung 132 übermittelt. Dieses Signal bewirkt, dass der Walzen- und der Aktor 150, 180 eine gewünschte Einstellung der Taumel- bzw. Schrägscheibe der Pumpen 142, 172 festlegen, bewirkt einen geeigneten Strom des Bewegungsfluids durch die Hydraulikwalzen-/-achsenmotoren 154, 184, der zu einer Drehung der Walze 114 und der Achse 111 führt, was die gewünschte Fahrgeschwindigkeit der Maschine erreicht. Im Betrieb wirkt ein Strom durch die Leitungen 200, 202 zwischen der Walzen- und der Achsenpumpe 142, 172 zum Ausgleichen des Drucks und des Stroms zwischen dem Walzenkreis und dem Achsen-/Hinterradkreis.
Unter bestimmten Bedingungen jedoch, wie beispielsweise wenn die Maschine 100 auf einer steilen Neigung derart ist, dass das Gewicht der Maschine 100 von der bergauf angeordneten Walze 114 abweicht, wird der Druckunterschied zwischen der Walzenpumpe 142 und der Achsenpumpe 172 gestört und Fluid wird aus den Öffnungen 204 und 206 heraus gedrückt. Auf diese Weise wird der Druck auf die Bergwalze 114 erhöht, was das Drehmoment erhöht und bewirkt, dass sich die bergseitige Walze 114 schnell dreht. Dieses schnelle Drehen kann zu einem ungewünschten „Unverdichten“ führen.
Um ein solches Unverdichten zu minimieren oder anzuhalten, ist der Kreis mit einer Anordnung zum Trennen oder Unterbrechen des Stroms durch die Öffnungen 204, 206 versehen. Bei der dargestellten Ausführungsform ist ein Vieranschlüsse-Zweiwege-(4-2)-Ventil 210 vorgesehen. Während eines normalen Betriebs wird ein Strom von den Arbeitsseiten der Achsenpumpe 172 zu den Arbeitsseiten der Walzenpumpe 142 durch die Anschlüsse 212, 214 zu den Leitungen 200, 202 geliefert. Unter Bedingungen, bei denen dieser offene Strom zwischen der Achsenpumpe 172 und der Walzenpumpe 142 schädlich für den Betrieb der Maschine 100 ist, liefert die Steuerung 132 jedoch ein Signal an einen Aktor 216 zum Bewegen des Ventils 210 von der offenen Stellung, die in 2 dargestellt ist, in eine geschlossene Stellung 218, in der ein Strom durch die Leitung 200, 202 und die zugeordneten Öffnungen 204, 206 unterbrochen ist. Der Aktor 216 ist zum Hin- und Herbewegen des 4-2-Ventils 210 zwischen den zwei Stellungen angeordnet, was einen Strom oder ein Unterbrechen des Stroms ermöglicht.
Das Signal von der Steuerung 132 an den Aktor 216 kann von jeder geeigneten Quelle ausgelöst werden. Beispielsweise kann der Druckunterschied von einem oder mehreren mechanischen oder elektrischen Sensoren 220, 222 gemessen werden oder die Drehzahl der Achse 111 und der Walze 114 kann von einem oder mehreren mechanischen oder elektrischen Sensoren 224, 226 gemessen werden. Jede Anzahl von geeigneten Sensoren kann an jeder Anzahl von Stellen vorgesehen werden. Die Anzahl und die Anordnung der Sensoren 220, 222, 224, 226, die in 2 gezeigt sind, werden lediglich als Beispiel vorgesehen und sind nicht als einschränkend zu betrachten.
Ein Unterbrechen des Stroms zwischen der Walzen- und der Achsenpumpe 142, 172 kann als eine Folge der Sensoranzeigen oder der Bedienereingabe ausgelöst werden. Wenn beispielsweise der Druckunterschied zwischen der Walzen- und der Achsenpumpe 142, 172 eine festgelegte Größe erreicht, kann die Steuerung 132 das Signal zum Betätigen des Ventils 210 auslösen. Alternativ oder zusätzlich kann, wenn der Unterschied der Drehzahlen der Achse 111 und der Walze 114 eine festgelegte Größe erreicht, die Steuerung 132 das Signal zum Betätigen des Ventils 210 auslösen. Alternativ oder zusätzlich kann der Bediener eine Steuerungseingabe 134 betätigen, die die Steuerung 132 zum Liefern eines Signals an den Aktor 216 zum Betätigen des Ventils 210 zum Unterbrechen des Stroms anweist, wenn der Bediener solch ein Unverdichten oder Zustände beobachtet, bei denen solch ein Unverdichten wahrscheinlich auftritt. Andere Anordnungen können ähnlich zum Bewirken verwendet werden, dass die Steuerung 132 den Aktor 216 betätigt, wie beispielsweise Sensoren, die die Stellung der Maschine 100 erfassen, die anzeigen, wenn ein solcher unerwünschter Strom wahrscheinlich auftritt. Ähnlich kann der Aktor 216 zum Bewegen des Ventils 210 aus der geschlossenen in die offene Stellung von der Steuerung 132 als eine Folge der Informationen ausgelöst werden, die von einem oder von beiden von einem oder mehreren mechanischen oder elektrischen Sensoren 220, 222, 224, 226 und von dem Bediener geliefert werden.
Nun unter Zuwendung auf 3 ist ein grobes Blockdiagramm des Betriebs eines beispielhaften Kreises gezeigt. Wenn der Antrieb 110 einmal gestartet ist (Kasten 230), befiehlt der Bediener der Maschine 100 unter Verwendung der geeigneten Steuerungen (Kasten 232), wie beispielsweise den Steuerungshebel 122 bei der dargestellten Ausführungsform, sich zu bewegen, um die Maschine vorwärts zu fahren (Kasten 234). Falls ein schnelles Drehen der Walze 114 oder der Achse 111 von einem geeigneten Sensor 220, 222, 224, 226 erfasst wird oder der Bediener solche Zustände beobachtet (Kasten 236), während sich die Maschine bewegt, greift der Bediener oder ein Automatiksystem zum „aus dem Gleichgewicht Bringen“ des Systems (Kasten 238) zum Trennen der Leitungen zwischen der Achsen- und der Walzenpumpe 172, 142 (Kasten 240) ein. Ein solches Erfassen von dem Bediener kann durch visuelles Anzeigen eines schnellen Drehens von den Rädern 112 oder der Walze 114 oder durch Sehen von Ungleichheiten der Drücke an den entsprechenden Antriebspumpen 172, 142 der Achse 111 und der Walze 114 vorgesehen werden. Alternativ oder zusätzlich können mechanische oder elektrische Sensoren 224, 226 zum Erfassen von Unterschieden der Drehzahlen der Achse 111 und der Walze 114 oder zum Erfassen von Ungleichheiten der Drücke an den entsprechenden Antriebspumpen 172, 142 angeordnet sein. Das „aus dem Gleichgewicht Bringen“ kann beispielsweise als eine Folge der den Aktor 216 zum Bewegen des Ventils 210 in die geschlossene Stellung 218 betätigenden Steuerung 132 auftreten. Falls alternativ kein schnelles Drehen entweder der Walze 114 oder der Achse 111 erfasst wird (Kasten 236), bleiben die Leitungen und daher der Strom zwischen der Achsen- und der Walzenpumpe 172, 142 verbunden oder in Eingriff (Kasten 242) und die Maschine führt weiterhin einen normalen Betrieb gemäß Befehl (Kasten 244) bis zu dem Zeitpunkt aus, zu dem die Maschine angehalten wird (Kasten 246).
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Offenbarung ist bei hydrostatisch angetriebenen Maschinen mit einem Antrieb oder Motor anwendbar, der ein Paar variable Verdrängerpumpen antreibt, die zum Vorsehen eines ausgleichenden Stroms zwischen ihnen in Fluidverbindung stehen. Die Anordnung und/oder das Verfahren zum Betreiben können ein unerwünschtes Unverdichten vermeiden oder minimieren, das von Änderungen des Bodens herrühren kann. Diese Minimierung kann zu einem verbesserten Kraftstoffverbrauch und/oder Betriebswirkungsgrad führen.
Bei einigen Ausführungsformen kann die Anordnung und/oder das Verfahren ein Übersteuern von der einen oder der anderen Antriebspumpe während eines normalen Betriebs vermeiden oder minimieren. Das Minimieren eines solchen Übersteuerns kann zu einer verbesserten Lebensdauer des Teils sowie zu einer Optimierung der Kosten, die zu einer Wartung oder Reparatur gehören, führen.
Bei einigen Ausführungsformen können verschiedene Sensoren vorgesehen sein, die Bedingungen erfassen, unter denen ein Trennen der Fluidverbindung zwischen den Antriebspumpen erwünscht ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Anordnung und/oder das Verfahren eine Richtung von dem Bediener zum Unterbrechen der Fluidverbindung vorsehen. Somit schaffen die Anordnung und/oder das Verfahren verschiedene Optionen bei der Konfiguration des Systems.
Die Vorteile dieser Konfiguration können gleich erkannt werden, da der Kraftstoffverbrauch und der Lärm während des Betriebs reduziert werden und der Wirkungsgrad des Systems erhöht wird.
Alle hierin beschriebenen Verfahren können in jeder geeigneten Reihenfolge ausgeführt werden, sofern es nicht anders hierin angegeben ist oder es dem Kontext klar widersprechen würde.
Außerdem ist jede Kombination der oben beschriebenen Elemente in allen möglichen Variationen derselben von der Offenbarung umfasst, sofern es nicht hierin anders angegeben ist oder es dem Kontext klar widersprechen würde.
Bezugszeichenliste

100: Maschine
101: Hauptrahmen
102: Motorrahmenbereich
104: Nicht-Motorrahmenbereich
106: Gelenkverbindung
108: Scharnier
110: Antrieb, Motor
111: Achse
112: Rad, Hinterrad, zweite Bewegungseinrichtung
113: Gabel
114: Walze, erste Bewegungseinrichtung
116: Kabine
118: Sitz
120: Steuermechanismus
122: Steuerungshebel
124: Konsole
130: Hydrauliksystem
132: elektronische Steuerung
134: Steuerungseingabe
136: Steuerungssignalleitung
138: Sensor
140: Speicher
142: bidirektionale Walzenpumpe, Pumpe
150: Aktor
152: Sensor
154: Hydraulikwalzenmotor, Hydraulikmotor
156: erste Leitung
158: zweite Leitung
160: Bremse
162: Aktor
172: bidirektionale Achsenpumpe, Pumpe
180: Aktor
182: Sensor
184: Hydraulikachsenmotor, Hydraulikmotor
186: erste Leitung
188: zweite Leitung
192: Aktor
200: Leitung
202: Leitung
204: Öffnung
206: Öffnung
210: Ventil
212: Anschluss
214: Anschluss
216: Aktor
218: geschlossene Stellung
220: elektrischer Sensor
222: elektrischer Sensor
224: elektrischer Sensor
226: elektrischer Sensor
230: Kasten
232: Kasten
234: Kasten
236: Kasten
238: Kasten
240: Kasten
242: Kasten
244: Kasten
246: Kasten

Claims

Verfahren zum Steuern des Antriebs einer Maschine (100) mit einem Hauptrahmen (101), wenigstens einer drehbar mit dem Hauptrahmen (101) verbundenen ersten Bewegungseinrichtung (114), wenigstens einer drehbar mit dem Hauptrahmen (101) verbundenen zweiten Bewegungseinrichtung (112), wobei die erste und die zweite Bewegungseinrichtung (114, 112) in einem beabstandeten Verhältnis stehen, einem an dem Hauptrahmen (101) getragenen Antrieb (110), einem mit der ersten Bewegungseinrichtung (114) wirkverbundenen ersten Hydraulikmotor (154) und einem mit der zweiten Bewegungseinrichtung (112) wirkverbundenen zweiten Hydraulikmotor (184), wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Fluidverbinden einer ersten Pumpe (142) mit dem ersten Hydraulikmotor (154), Wirkverbinden der ersten Pumpe (142) mit dem Antrieb (110), Fluidverbinden einer zweiten Pumpe (172) mit dem zweiten Hydraulikmotor (184), Wirkverbinden der zweiten Pumpe (172) mit dem Antrieb (110), Anordnen wenigstens einer Fluidsteuerungsöffnung (204, 206) in Fluidverbindung zwischen der ersten und der zweiten Pumpe (142, 172), wobei die Fluidsteuerungsöffnung (204, 206) zum Ermöglichen eines Fluidstroms zwischen der ersten und der zweiten Pumpe (142, 172) ausgebildet ist, wahlweises Schließen der Fluidsteuerungsöffnung (204, 206) zum Unterbrechen des Fluidstroms zwischen der ersten und der zweiten Pumpe (142, 172) als Antwort auf ein Signal während eines Betriebs der Maschine (100).
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das wahlweise Schließen der Fluidsteuerungsöffnung (204, 206) als Antwort auf ein Signal erfolgt, das aus wenigstens einem der Folgenden resultiert: einer Bedieneranweisung, einem erfassten Druckunterschied zwischen der ersten und der zweiten Pumpe (142, 172), wobei der Druckunterschied ein erstes voreingestelltes Niveau übersteigt, und einem erfassten Drehzahlunterschied zwischen der ersten Bewegungseinrichtung (114) und der zweiten Bewegungseinrichtung (112), wobei der Unterschied ein zweites voreingestelltes Niveau übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend die Schritte des Vorsehens wenigstens eines mechanischen oder elektrischen Sensors, der zum Erfassen der entsprechenden Drücke der ersten und der zweiten Pumpe (142, 172) und/oder der Drehzahl wenigstens der ersten Bewegungseinrichtung (114) oder der zweiten Bewegungseinrichtung (112) angeordnet ist, und wenigstens Erfassen von Druckunterschieden zwischen der ersten und der zweiten Pumpe (142, 172) oder Erfassen von Drehzahlunterschieden zwischen der ersten Bewegungseinrichtung (114) und der zweiten Bewegungseinrichtung (112).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend den Schritt des Lieferns wenigstens eines erfassten Drucks oder einer erfassten Drehzahl wenigstens der ersten oder der zweiten Bewegungseinrichtung (114, 112) an eine Steuerung (132).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend die Schritte: Anordnen eines Ventils (210) mit wenigstens zwei Stellungen zwischen der ersten und der zweiten Pumpe (142, 172), Anordnen des Ventils (210) in einer ersten Stellung, die einen Strom durch die Fluidsteuerungsöffnung (204, 206) ermöglicht, und Anordnen des Ventils (210) in einer zweiten Stellung zum Schließen der Fluidsteuerungsöffnung (204, 206) und Unterbrechen des Stroms.
Fluidsteuerungssystem in einer Maschine (100) mit einem Hauptrahmen (101), wenigstens einer drehbar mit dem Hauptrahmen (101) verbundenen ersten Bewegungseinrichtung (114), wenigstens einer in beabstandetem Verhältnis zu der ersten Bewegungseinrichtung (114) drehbar mit dem Hauptrahmen (101) verbundenen zweiten Bewegungseinrichtung (112), einem an dem Hauptrahmen (101) getragenen Antrieb (110), wobei das Fluidsteuerungssystem aufweist: eine mit dem Antrieb (110) verbundene erste Pumpe (142), einen mit der ersten Bewegungseinrichtung (114) wirkverbundenen ersten Hydraulikmotor (154), wobei die erste Pumpe (142) mit dem ersten Hydraulikmotor (154) in Fluidverbindung steht, eine mit dem Antrieb (110) verbundene zweite Pumpe (172), einen mit der wenigstens einen zweiten Bewegungseinrichtung (112) wirkverbundenen zweiten Hydraulikmotor (184), wobei die zweite Pumpe (172) in Fluidverbindung mit dem zweiten Hydraulikmotor (184) steht, und eine Fluidsteuerungsöffnung (204, 206), die zum Bereitstellen einer wahlweisen Fluidverbindung zwischen der ersten und der zweiten Pumpe (142, 172) angeordnet ist, wobei die Fluidsteuerungsöffnung (204, 206) wahlweise schließbar als Antwort auf ein Signal während eines Betriebs der Maschine (100) angeordnet ist.
Fluidsteuerungssystem nach Anspruch 6, ferner aufweisend wenigstens einen zum Erfassen der jeweiligen Drücke der ersten und der zweiten Pumpe (142, 172) angeordneten Drucksensor oder einen zum Erfassen der Drehzahl wenigstens der ersten Bewegungseinrichtung (114) oder der zweiten Bewegungseinrichtung (112) angeordneten Drehzahlsensor, und wobei das Signal wenigstens eine Bedieneranweisung oder ein erfasster Druckunterschied zwischen der ersten und der zweiten Pumpe (142, 172), wobei der Druckunterschied ein erstes voreingestelltes Niveau übersteigt, oder ein erfasster Drehzahlunterschied zwischen der ersten Bewegungseinrichtung (114) und der zweiten Bewegungseinrichtung (112) ist, wobei der Unterschied ein zweites voreingestelltes Niveau übersteigt.
Fluidsteuerungssystem nach Anspruch 6 oder 7, ferner aufweisend wenigstens eine Steuerung (132), die zum Empfangen wenigstens eines erfassten Drucks oder einer erfassten Drehzahl wenigstens der ersten oder der zweiten Bewegungseinrichtung (114, 112) oder eines Signals von einem Bediener und zum Bewirken ausgebildet ist, dass die Fluidsteuerungsöffnung (204, 206) als Antwort auf wenigstens die Bedieneranweisung oder den erfassten Druckunterschied, der das erste voreingestellte Niveau übersteigt, oder dem erfassten Drehzahlunterschied, der das zweite voreingestellte Niveau übersteigt, geschlossen wird.
Fluidsteuerungssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8, ferner aufweisend ein Ventil (210) mit wenigstens zwei Stellungen, wobei das Ventil (210) in einer ersten Stellung fluidmäßig zum Ermöglichen eines Stroms durch die Fluidsteuerungsöffnung (204, 206) zwischen der ersten und der zweiten Pumpe (142, 172) angeordnet ist, und das Ventil (210) in einer zweiten Stellung zum Verhindern eines Stroms durch die Fluidsteuerungsöffnung (204, 206) angeordnet ist.
Maschine (100) mit einem Hauptrahmen (101), wenigstens einer drehbar mit dem Hauptrahmen (101) verbundenen ersten Bewegungseinrichtung (114), wenigstens einer in beabstandetem Verhältnis zu der ersten Bewegungseinrichtung (114) drehbar an dem Hauptrahmen (101) montierten zweiten Bewegungseinrichtung (112), einem an dem Hauptrahmen (101) getragenen Antrieb (110), und einem Fluidsteuerungssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 9.