DE3800542C2 - Druckmittelsteuerkreis für ein Arbeitsfahrzeug mit einer hydrostatischen Getriebeeinheit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckmittelsteuerkreis für ein Arbeitsfahrzeug mit einer hydrostatischen Getriebe­ einheit, insbesondere mit einem Druckmittel-Stelltrieb zum Betätigen oder Steuern des Getriebes, einer Druck­ mittel-Speiseleitung für die Druckmittelzufuhr zum Stell­ trieb, einer mit der Druckmittel-Speiseleitung verbunde­ nen Feststellbremse des Unterdrucktyps und einem in die Speiseleitung eingeschalteten Steuerventil. Letzteres weist mindestens eine erste Stellung zum Ablassen des Druckmittels von der Feststellbremse und eine zweite Stellung für die Druckmittelzufuhr zur Feststellbremse auf.

Zum Parken bzw. Abstellen des Arbeitsfahrzeugs mit einem bisherigen Druckmittelsteuerkreis der oben umrissenen Art wird ein als Steuerventileinheit wirkendes Feststell­ bremsen-Steuerventil in ein Bremsstellung oder eine er­ ste Stellung gebracht, um das Druckmittel aus der Fest­ stellbremse zu einer Druckmittel-Rücklaufleitung abzulas­ sen und damit die Park- bzw. Feststellbremse zu betäti­ gen. Gleichzeitig wird ein Gangwechsel-Steuerventil in eine Neutralstellung gebracht, um die Antriebsüberwa­ chung über den Stelltrieb und das Getriebe zu beenden und überschüssiges Druckmittel in der Druckmittel-Speise­ leitung über ein Entlastungs- oder Druckablaßventil abzu­ lassen.

Bei diesem bekannten Steuerkreis kann daher in der Druck­ mittel-Speiseleitung unabhängig von der Stellung des Bremsensteuerventils ein Druckmitteldruck erzeugt oder aufgebaut werden. Demzufolge kann der Druckmittel-Stell­ trieb in eine das Fahrzeug in Gang setzenden Antriebs­ stellung gebracht werden, wenn das Gangwechsel-Steuerven­ til in einem Parkzustand, in welchem das Bremsensteuer­ ventil auf die Bremsstellung gestellt ist, in eine Vor­ wärts- Rückwärtsgangstellung gestellt wird, wenn nämlich die Bremsenlösebetätigung unterlassen wird. Dies führt zu einem Festfressen der Unterdruck-Feststellbremse. Es ist dabei möglich, eine solche Unterdruck-Feststellbrem­ se mit einer die Vortriebskraft übersteigenden Bremslei­ stung vorzusehen, so daß das Fahrzeug sicher gegen eine Bewegung (durch Bremsbetätigung) festgestellt ist und ein Festfressen der Bremse auch dann vermieden wird, wenn eine Fahrzeug-Anfahrbetätigung ohne Lösen der Brem­ se eingeleitet wird. Eine Unterdruckbremse einer derart hohen Leistung ist aber sehr aufwendig.

Aus der GB 2 114 271 A ist ein hydraulisches Steuersy­ stem für ein hydrostatisches Getriebe und eine Bremse be­ kannt. Das hydrostatische Getriebe besitzt eine angetrie­ bene, in zwei Richtungen wirkende, mengenregelbare Ar­ beitspumpe, die im Kreislauf mit einem in zwei Richtun­ gen wirkenden, mengenregelbaren Antriebsmotor geschaltet ist. Eine Ladepumpe ist ebenfalls mit dem Kreislauf der Arbeitspumpe und des Antriebsmotors verbunden. Eine Brem­ senanordnung verriegelt normalerweise die Abtriebswelle des Antriebsmotors gegen Drehung und löst sie nur, wenn ihr ein hydraulisches Bremsenlösesignal zugeht. Das Steu­ ersystem für das hydrostatische Getriebe umfaßt eine Steuerpumpe, ein Geschwindigkeitssteuerventil, welches manuell betätigt wird und Fluiddrucksignale an Servo­ steuerungen gibt, um den Auslaß des Antriebsmotors und der Antriebspumpe einzustellen, und ein Bremsensteuerven­ til, welches als Vorsteuerventil arbeitet und das Brem­ senlösesignal an die Bremsenanordnung gibt. Ventilsen­ soren sorgen dafür, daß der Auslaß der Ladepumpe das Bremssteuerventil zur Abgabe des Bremsenlösesignals vor­ steuert, und zwar nur dann, wenn der Ausgangsdruck der Ladepumpe auf einen vorbestimmten Wert steigt und gleich­ zeitig das Geschwindigkeitssteuerventil betätigt wird. Immer wenn der Ausgangsdruck der Ladepumpe unter den vor­ bestimmten Wert fällt, beenden die Ventilsensoren die Ab­ gabe des Bremsenlösesignals des Bremsensteuerventils.

Nachteilig ist neben dem komplizierten Aufbau des bekann­ ten Steuersystems die Notwendigkeit, zwei Pumpen einzu­ setzen.

Aus der DE 35 45 065 Al ist eine Steuereinrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt mit einer Primärenergiequelle und einem stufenlos einstellbaren Getriebe, insbesondere einem hydrostatischen Getriebe, wobei die Lage des Stell­ gliedes des Getriebes durch ein willkürlich einstellba­ ren Steuerdruck bestimmt wird, wobei das Fahrzeug mit ei­ ner federbelasteten Bremse versehen ist, die durch ein Druckmittel gelüftet werden kann, wobei um zu verhin­ dern, daß bei noch angelegter Bremse bereits angetrieben wird, das Bremsbetätigungsvorgang mit dem Einstellorgan des Steuerdruckregelventiles in Wirkverbindung steht.

Mit dieser bekannten Steuereinrichtung kann feinfühlig gebremst werden, wobei Zustände vermieden werden, bei de­ nen mit dem Fahrtrieb über das Getriebe angetrieben und das Antriebsmoment zum größten Teil über die Reibungs­ bremse vernichtet wird. Es handelt sich also nicht um eine reine Unterdruckfeststellbremse.

Aus der DE 26 43 180 A1 ist ein hydrostatisches Getriebe für eine Arbeitsmaschine wie Bagger, Kräne und Schaufel­ lader bekannt, umfassend

• - eine Hauptpumpe und ein Strömungsmittelmotor, der von einem Strömungsmittel angetrieben ist, das durch min­ destens eine Hauptzufuhrleitung von der Hauptpumpe ab­ gegeben wird,
• - eine wahlweise betätigbare, strömungsmittelbetriebene Einrichtung, die mit der Hauptpumpe in Wirkverbindung steht, um den von dieser ausgehenden Strömungsmittel­ durchsatz zum Motor zu regulieren, um hierbei die Dreh­ zahl des Motors zu steuern,
• - eine Ladepumpe zum Zubringen von Strömungsmittel zur Hauptpumpe und zum Strömungsmittelmotor,
• - eine Einrichtung zum Antreiben der Hauptpumpe und der Ladepumpe,
• - mindestens ein Hauptsteuerventil, das wahlweise betä­ tigbar ist, um ein Strömungsmittel von der Ladepumpe zur Einrichtung zu richten, um den Motor bei einem vorgewählten Drehmoment zu betreiben, wobei das Steu­ erventil in Abhängigkeit vom Druck einer ersten, dem Ventil zugeführten Steuerflüssigkeit regelbar ist, und
• - eine erste Rückführungssignaleinrichtung zum Versorgen des Hauptsteuerventils mit der ersten Steuerflüssig­ keit unter einem Druck, der im Verhältnis zum Motor­ drehmoment steht und das Hauptsteuerventil regelt, wenn dieses wahlweise betätigt wird, um den Strömungs­ mitteldurchsatz von der Hauptpumpe zum Strömungsmittel­ motor auf einem maximalen Motordrehmoment zu halten.

Das hydrostatische Getriebe ist für Schwenkeinrichtungen an Maschinen wie beispielsweise Tieflöffelbagger, Krane, Löffelbagger und Schaufellader oder dergleichen vorge­ sehen, bei denen die Kraftübertragung eine hydraulische Hauptpumpe aufweist, die in einem geschlossenen, schlei­ fenartigen Kreislauf mit einem hydraulischen Motor ver­ bunden ist. Im einzelnen sind Steuer- bzw. Regelanlagen für derartige Kraftübertragungen betroffen, bei denen hebelbetätigte Steuerventile wahlweise ein Steuerströ­ mungsmittel von einer Ladepumpe zu den Hauptpumpenhubkol­ ben richtet, um Motorgeschwindigkeit und Motorrichtung zu steuern; hierbei regeln Drehmoment-Rückführungssigna­ le aus dem Kreis die Steuerventile, um somit das Motor­ drehmoment zu regeln, und Ausgleichssignale von der La­ depumpe gleichen die Drehmoment-Rückführungssignale aus, um die Steuerventile gegenüber Veränderungen im Lade­ pumpendruck unempfindlich zu machen.

Das bekannte hydrostatische Getriebe schafft einen Regel­ kreis, der die Verwendung von Richtungssteuerventilen zwischen Pumpe und Motor vermeidet, der die Abhängigkeit von energievergeudenden Entlastungs- oder Ablaßventilen zur Anlagensteuerung vermeidet, und der unempfindlich ist gegenüber Änderungen im Ladepumpendruck, wobei die Problematik von Unterdruck-Feststellbremsen nicht abge­ handelt wird.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Druckmit­ telsteuerkreises, mit dem ein Festfressen einer Unter­ druckfeststellbremse auch bei unterlassenem Bremsenlöse­ vorgang sicher verhindert werden kann, ohne daß sich da­ durch der konstruktive Aufwand für die Unterdruck-Fest­ stellbremse erhöht.

Die Aufgabe wird gelöst mit einem Druckmittelsteuerkreis für ein Arbeitsfahrzeug mit einer hydrostatischen Ge­ triebeeinheit, die eine Hydraulikpumpe und ein Hydraulik­ motor umfaßt, wobei der Druckmittelsteuerkreis folgende Elemente aufweist:

• - eine Ladepumpe zur Versorgung der hydrostatischen Ge­ triebeeinheit mit einem Druckmitteldruck,
• - ein erstes Betätigungselement zum Steuern der Hydrau­ likpumpe,
• - ein zweites Betätigungselement zum Steuern des Hydrau­ likmotors,
• - eine Unterdruck-Feststellbremse, die eine Bremskraft ausübt, wenn der Druckmitteldruck nicht anliegt, und die gelöst ist, wenn sie mit Druckmitteldruck beauf­ schlagt ist,
• - ein erstes Steuerventil zum Steuern der Druckmittel zu­ fuhr zu dem ersten Betätigungselement,
• - ein zweites Steuerventil zum Steuern der Druckmittel­ zufuhr zu dem zweiten Betätigungselement, wobei

die Unterdruck-Feststellbremse mit einer Speiseleitung zur Verbindung der Ladepumpe mit dem ersten und zweiten Steuerventil verbunden ist, und wobei das zweite Steuer­ ventil ein Dreistellungsventil umfaßt, das in einer er­ sten Stellung ein Schalten des Hydraulikmotors in eine Schnellgangstellung bewirkt, wobei der Druckmitteldruck die Unterdruck-Feststellbremse beaufschlagt, das in ei­ ner zweiten Stellung ein Schalten des Hydraulikmotors in eine Langsamgangstellung bewirkt, wobei der Druckmittel­ druck die Unterdruck-Feststellbremse beaufschlagt, und das in einer dritten Stellung die Speiseleitung öffnet, so daß die Unterdruck-Feststellbremse eine Bremskraft ausübt.

Mit dem erfindungsgemäßen Druckmittelsteuerkreis kann so­ mit ein Festfressen der Unterdruckbremse vermieden wer­ den, auch wenn die Bremsenlösebetätigung unterlassen wird. Dieser Vorteil wird dabei mittels einer kostenspa­ renden Unterdruckbremse einer geringen Leistung reali­ siert.

Gemäß der Erfindung umfaßt das zweite Steuerventil ein Dreistellungsventil, das in einer zweiten Stellung ein Hydraulikzylinder in eine erste Endstellung setzt und in einer dritten Stellung diesen Zylinder in eine zweite Endstellung stellt. Diese Anordnung ermöglicht die Zusam­ menfassung eines Gangwechsel-Steuerventils und eines Bremsensteuerventils in einer einzigen Einheit, wodurch eine Vereinfachung des Steuerkreises und eine entspre­ chende Kostensenkung dafür erreicht werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 und 3 dargestellt.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Er­ findung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Radladerfahrzeugs mit einem Hydraulik-Steuerkreis gemäß der Erfindung und

Fig. 2 ein Schaltbild eines Druckmittel- oder Hydrau­ lik-Steuerkreises gemäß der Erfindung.

Fig. 1 veranschaulicht ein Vierrad-Laderfahrzeug (Schau­ fellader) als Beispiel für ein mit einem Druckmittelsteu­ erkreis gemäß der Erfindung ausgestattetes Arbeitsfahr­ zeug. Dabei wird Hydrauliköl als Druckmittel verwendet. Der Radlader weist ein vorderes Chassis 2 mit rechten und linken Vorderrädern 3 auf; die beiden Chassis sind um eine lotrechte Achse a schwenkbar miteinander verbun­ den. Das vordere Chassis 2 weist eine etwa lotrechte Hal­ terung 5 auf, an deren oberem Ende ein Lade-Schaufelarm 7 in lotrechter Richtung schwenkbar angelenkt ist. Der Schaufelarm 7 trägt eine an seinem vorderen Ende ange­ lenkte Ladeschaufel 6. Weiterhin sind am vorderen Chas­ sis 2 ein rechter und ein linker Hubzylinder 8 für die Betätigung (Heben und Senken) des Schaufelarms 7 und ein Kippzylinder 10 für die Betätigung der Ladeschaufel 6 über einen Kipparm 9 vorgesehen. Das hintere Chassis 4 trägt ein Lenkrad 11, einen Fahrersitz 12, eine Antriebs­ maschine 13 und ein Getriebegehäuse 14. Die Antriebs­ kraftübertragung vom Getriebegehäuse 14 erfolgt auf die Vorderräder 1 über eine Getriebewelle 15 und auf die Hin­ terräder 3 über eine andere Getriebewelle 16.

Der Schaufel- oder Radlader wird durch Drehen am Lenkrad 11 zum Auslenken des vorderen Chassis 2 nach rechts und links relativ zum hinteren Chassis 4 gelenkt.

Das Getriebegehäuse 14 enthält ein als Gangwechselein­ richtung dienendes Hydraulikgetriebe mit einer durch die Antriebsmaschine 13 angetriebenen Taumelscheiben-Axial­ kolbenhydraulikpumpe P und einen Taumelscheiben-Axialkol­ benhydraulikmotor M für den Antrieb einer Abtriebswelle. Das Hydraulikgetriebe ist zwischen Vorwärts- und Rück­ wärtsantrieb umschaltbar und ermöglicht stufenlose Ge­ schwindigkeitsänderungen in Vorwärts- und Rückwärtsgang­ stellung durch Änderung des Taumelscheibenwinkels deren Hydraulikpumpe P; es gewährleistet zudem zwei (Schnell- und Langsam-)Fahrgeschwindigkeitsbereiche durch Änderung des Taumelscheibenwinkels des Hydraulikmotors M.

Ein mit den Hinterrädern 3 verbundenes Ausgleichsgetrie­ begehäuse enthält eine hydraulische betätigbare Unter­ druck- Feststellbremse 17, die durch Beaufschlagung mit Hydraulikdruck lösbar und zum Anziehen der Bremse durch Federdruck o. dgl. bei Aufhebung des Hydraulikdrucks be­ tätigbar ist.

Fig. 2 veranschaulicht einen Druckmittel- oder Hydrau­ liksteuerkreis für die Steuerung des Hydraulikgetriebes und der Unterdruckfeststellbremse 17. Dieser Steuerkreis enthält eine Förderpumpe 18 zum Erzeugen eines Druckmit­ tel- oder Öldrucks für die Betätigung von drei Elemen­ ten, d. h. eines Hauptgangwechsel-Hydraulikzylinder zum Ändern des Taumelscheibenwinkels der Hydraulikpumpe P wirkenden ersten Hydraulikzylinder 19, einen als Hilfs­ gangwechsel-Hydraulikzylinder zur Änderung des Taumel­ scheibenwinkels des Hydraulikmotors M wirkenden zweiten Hydraulikzylinders 19A sowie der Unterdruckfeststellbrem­ se 17. Erster und zweiter Hydraulikzylinder 19 bzw. 19A bilden eine hydraulische Stelltriebeinheit zum Steuern oder Ansteuern des Getriebes. Öl- bzw. Druckmittel-Spei­ seleitungen 20 enthalten ein Hauptgangwechsel-Steuerven­ til 21 zur Steuerung der Druckmittelzufuhr zum ersten Hydraulikzylinder 19, ein Hilfsgangwechsel-Steuerventil 22 zur Steuerung der Druckmittelzufuhr zum zweiten Hy­ draulikzylinder 19A und ein Bremsensteuerventil 22 für die Steuerung der Druckmittelzufuhr zur Unterdruckbremse 17. Das Hilfsgangwechsel-Steuerventil und das Bremsen­ steuerventil sind dabei zu einer einzigen Einheit zusam­ mengefaßt.

Das Hauptgangwechsel-Steuerventil 21 umfaßt ein elektro­ magnetisches Dreistellungsventil mit einer Vorwärtsgang­ stellung zum Betätigen des ersten Hydraulikzylinders 19 in eine Hochgeschwindigkeit- oder Schnellgang-Vorwärts­ gangstellung, einer Rückwärtsgangstellung zum Betätigen des ersten Hydraulikzylinders 19 in eine Hochgeschwin­ digkeits-Rückwärtsgangstellung und einer Leerlauf- oder Neutralstellung zum Rückstellen des ersten Hydraulikzy­ linders 19 in eine Anhaltestellung.

Das integrierte Hilfsgangwechsel- und Bremsensteuerven­ til 22 umfaßt ein Dreistellungsventil mit einer Hochge­ schwindigkeit- oder Schnellgangstellung zum Betätigen des zweiten Hydraulikzylinders 19A in eine Schnellgang­ stellung , einer Langsamgangstellung zum Betätigen des zweiten Hydraulikzylinders 19A in eine Langsamgangstel­ lung und einer Bremsenbetätigungsstellung zum Verbinden der Druckmittel-Speiseleitung 20 mit einer Rücklauflei­ tung 23 zum Ablassen des Öl- oder Druckmitteldrucks aus der Unterdruckbremse 17. Dieses Dreistellungsventil ist so ausgestaltet, daß in der Bremsenbetätigungsstellung der zweite Hydraulikzylinder 19A mit der Rücklaufleitung 23 verbunden ist.

Das Dreistellungsventil 22 ist somit mittels eines ein­ zigen Bedienhebels 24 für Hilfsgangwechsel oder -ge­ schwindigkeitsänderung und zum Anziehen der Feststell­ bremse(n) betätigbar.

Bei der beschriebenen Ausführungsform wird das in der Druckmittel-Speiseleitung 20 und in der Unterdruckbremse 17 enthaltene Druckmittel (Hydrauliköl) zur Rücklauflei­ tung 23 abgelassen, wenn das Hauptgangwechsel-Steuerven­ til 21 in die Neutralstellung gestellt und sodann das Dreistellungsventil 22 in die Bremsenbetätigungsstellung gebracht wird. Selbst wenn in diesem Zustand das Haupt­ gangwechsel-Steuerventil 21 in die Vorwärts- oder Rück­ wärtsgangstellung gestellt wird, bleibt der Gangwechsel- Stelltrieb bzw. der Hauptgangwechsel-Hydraulikzylinder 19 unwirksam, so daß keine Vortriebskraft erzeugt wird.

Bei der beschriebenen Ausführungsform verbindet das Drei­ stellungsventil 22 in der Bremsenbetätigungsstellung den Hilfsgangwechsel-Hydraulikzylinder 19A mit der Rücklauf­ leitung 23. Wahlweise kann dieses Dreistellungsventil so ausgebildet sein, daß in der Bremsenbetätigungsstellung nur die Druckmittel-Speiseleitung 20 mit der Rücklauflei­ tung 23 verbindet.

Claims (4)

1. Druckmittelsteuerkreis für ein Arbeitsfahrzeug mit einer hydrostatischen Getriebeeinheit, die eine Hydraulikpumpe (P) und einen Hydraulikmotor (M) um­ faßt, wobei der Druckmittelsteuerkreis folgende Ele­ mente aufweist:

• - eine Ladepumpe (18) zur Versorgung der hydrostati­ schen Getriebeeinheit mit einem Druckmitteldruck,
• - ein erstes Betätigungselement (19) zum Steuern der Hydraulikpumpe,
• - ein zweites Betätigungselement (19A) zum Steuern des Hydraulikmotors,
• - eine Unterdruck-Feststellbremse (17), die eine Bremskraft ausübt, wenn der Druckmitteldruck nicht anliegt, und die gelöst ist, wenn sie mit Druckmit­ teldruck beaufschlagt ist,
• - ein erstes Steuerventil (21) zum Steuern der Druck­ mittelzufuhr zu dem ersten Betätigungselement (19),
• - ein zweites Steuerventil (22) zum Steuern der Druck­ mittelzufuhr zu dem zweiten Betätigungselement (19A), wobei

die Unterdruck-Feststellbremse (17) mit einer Speise­ leitung (20) zur Verbindung der Ladepumpe mit dem er­ sten und zweiten Steuerventil verbunden ist, und wobei das zweite Steuerventil (22) ein Dreistellungs­ ventil umfaßt, das in einer ersten Stellung ein Schal­ ten des Hydraulikmotors (M) in eine Schnellgangstel­ lung bewirkt, wobei der Druckmitteldruck die Unter­ druck-Feststellbremse beaufschlagt, das in einer zwei­ ten Stellung ein Schalten des Hydraulikmotors (M) in eine Langsamgangstellung bewirkt, wobei der Druckmit­ teldruck die Unterdruck-Feststellbremse beaufschlagt, und das in einer dritten Stellung die Speiseleitung (20) öffnet, so daß die Unterdruck-Feststellbremse (17) eine Bremskraft ausübt.

2. Druckmittelsteuerkreis nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das erste Steuerventil (21) ein Dreistellungsventil mit einer Vorwärtsgangstellung, einer Rückwärtsgangstellung und einer Neutralstellung umfaßt.

3. Druckmittelsteuerkreis nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Hydraulikpumpe eine Taumelscheiben-Kolbenpumpe umfaßt, und daß der Hy­ draulikmotor einen Taumelscheiben-Kolbenmotor umfaßt, wobei das erste Betätigungselement (19) einen Taumel­ scheibenwinkel der Hydraulikpumpe steuert und das zweite Betätigungselement (19A) einen Taumelscheiben­ winkel des Hydraulikmotors steuert.