DE4211323A1 - Verfahren zur stufenlosen Regelung eines hydrostatischen Fahrantriebes sowie hydrostatischer Fahrantrieb für Mobilfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur stufenlosen Regelung eines hydro­ statischen Fahrantriebes, insbesondere für Baumaschinen, indem die über mindestens eine mit mindestens einem Antriebsmotor zusammenwirkende Hy­ draulikpumpe in hydraulischer Parallelschaltung den bzw. die im Bereich eines jeden Rades des Fahrzeuges vorgesehenen Radmotor bzw. Radmotoren mit Hydraulikmedium versorgt.

Hydrostatische Fahrantriebe für Kraftfahrzeuge, bei denen im Bereich eines jeden Rades ein Radmotor in Form eines Hydraulikmotors (ggf. Ver­ stellmotors) angeordnet ist, die von mindestens einer Pumpe in hydrauli­ scher Parallelschaltung mit Hydraulikmedium versorgt werden, zählen zum allgemeinen St.d.T. Um nun hier einen stufenlos regelbaren Fahrantrieb herbeizuführen, sind verschiedene Regelungsarten bekannt:

Zum einen ist bekannt, als Hydraulikpumpe eine Verstellpumpe vorzusehen, die mit unterschiedlichem Schwenkwinkel den unterschiedlichen Fahr- bzw. Lastzuständen des Fahrzeuges gerecht wird, um so von 0 bis in eine vorge­ gebene Endgeschwindigkeit regeln zu können.

Zum anderen ist bekannt, mindestens eine Hydraulikpumpe in Form einer Verstellpumpe vorzusehen, wobei die Radnabenmotoren als Verstellmotoren ausgebildet sind. Um hier einen entsprechenden stufenlos regelbaren An­ trieb herbeizuführen, müssen über eine Vielzahl von Regel- und Ausgleichs­ einrichtungen, in Form von Ventilen, Drosseln, Rückschlagventilen oder dgl., Maßnahmen getroffen werden, um jeden Radmotor für sich ansteuern zu können, wobei sich hier das Problem einstellen kann, daß die zumindest auf einer gedachten Achse angeordneten Radmotoren nicht synchron laufen und somit Steuerungsprobleme des Fahrzeuges auftreten.

Darüber hinaus ist der DE-C 35 43 073 ein Fahrantrieb für Kraftfahrzeuge mit einem hydrostatischen Getriebe bekannt, das eine Verstellpumpe und wenigstens zwei Hydromotoren verstellbarer Schluckmenge aufweist, wobei die Hauptpumpe durch eine Antriebsmaschine antreibbar und durch einen mit ihrem Verstellorgan verbundenen Pumpen-Stellmotor verstellbar ist, der mit einem Steuerdruck beaufschlagbar ist, der von einer ebenfalls von der Antriebsmaschine angetriebenen Hilfspumpe erzeugt wird, und wobei jedem Hydromotor eine Regeleinrichtung zur Schluckmengeneinstellung zuge­ ordnet ist, die in Abhängigkeit des Arbeitsdruckes des hydrostatischen Getriebes und des Steuerdruckes die Schluckmenge mit zunehmendem Arbeits­ bzw. Steuerdruck vergrößern und einen Servo-Stellmotor aufweist, der durch ein Servoventil steuerbar ist, das in Abhängigkeit vom Arbeitsdruck und vom Steuerdruck verstellbar ist.

Ziel des Erfindungsgegenstandes ist es, eine hydraulische Schaltung für einen hydrostatischen Fahrantrieb zu realisieren, die bei geringstmögli­ cher Dimensionierung der Hydraulikpumpe eine stufenlose und ruckfreie Leistungsübertragung von 0 bis zu einer vorgegebenen Endgeschwindigkeit ermöglicht, wobei ein möglichst einfacher Aufbau der Schaltung gewährlei­ stet werden soll.

Dieses Ziel wird verfahrensgemäß dadurch erreicht, daß ein Teil der Radmo­ toren durch kontinuierliche Umsteuerung des Pumpenvolumenstromes langsam abgekoppelt wird, während gleichzeitig kontinuierlich der gesamte verfüg­ bare Pumpenvolumenstrom den verbleibenden Radmotoren zur Verfügung ge­ stellt wird.

Vorzugsweise werden die Radmotoren nur in dem Geschwindigkeitsbereich abgekoppelt, in welchem im Hinblick auf die installierte Antriebsmotorlei­ stung die Zugkraft von den weiteren eingekoppelten Radmotoren übertragen werden kann, d. h. in dem hohen Geschwindigkeitsbereich entsprechend einem zweiten Gang eines herkömmlichen Lastschaltgetriebes.

Das Ziel wird desweiteren für einen hydrostatischen Fahrantrieb für Mobil­ fahrzeuge, insbesondere Baumaschinen dadurch erreicht, daß in mindestens einer zu mindestens einem Radmotor führenden Hydraulikleitung mindestens eine den Pumpenvolumenstrom kontinuierlich umsteuernde Verstelleinrich­ tung vorgesehen ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine für jeweils zwei auf einer zumindest gedachten Achse vorgesehene Radmotoren zuständige Verstelleinrichtung.

Die Verstelleinrichtung kann durch mindestens eine Drossel bzw. minde­ stens ein Proportional-Ventil gebildet sein.

Durch Ausbildung der verbleibenden eingekuppelten Radmotoren als hydrauli­ sche Verstellmotoren kann eine weitere Geschwindigkeitserhöhung des Fahr­ zeuges herbeigeführt werden.

Durch die Erfindung wird somit eine hydraulische Schaltung realisiert, welche während der Fahrt eine weiche Abkopplung von einem Teil der Hydrau­ likmotoren erlaubt, um den verfügbaren Pumpenvolumenstrom nun nur noch auf den weiterhin eingekoppelten Teil der Hydraulikmotoren zu schalten, wodurch sich die Größe der Hydraulikpumpe dementsprechend reduziert.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles dargestellt und wird wie folgt beschrieben.

Die einzige Figur zeigt ein hydraulisches Schaltschema für ein mit vier Rädern 1, 2, 3, 4 versehenes, nicht weiter dargestelltes Mobilfahrzeug, wobei jedem Rad 1-4 ein Getriebe 5, 6, 7, 8 sowie ein als Hydraulikmotor ausgebildeter Radmotor 9, 10, 11, 12 zugeordnet ist. Eine ggf. als Verstell­ pumpe ausgebildete Hydraulikpumpe 13 wird über einen Antriebsmotor 14 angetrieben und speist über Hydraulikleitungen 15, 16, 17, 18, 19 die Radmoto­ ren 9-12. Die Rücklaufleitungen der Radmotoren 9, 10 ist mit 20 und die Rücklaufleitung der Radmotoren 11, 12 mit 21 bezeichnet. Die Pumpe 13 fördert auf ein Proportional-Wege-Ventil 22. In der Hydraulikleitung 16 ist in diesem Beispiel als Verstelleinrichtung 23 ein weiteres Proportio­ nal-Wege-Ventil 24 vorgesehen, das bei einer entsprechenden Betätigung zu einer stetigen Umsteuerung des Pumpenvolumenstromes zu den Radmotoren 9 und 10 führt, wodurch diese letztendlich langsam abgekoppelt werden. Die Radmotoren 9, 10 sind hierbei auf einer gedachten Achse 25 vorgesehen, da die Räder 1, 2 einzeln aufgehängt sind. Der vollständige Pumpenvolumen­ strom steht somit in einem bestimmten Geschwindigkeitsbereich des Fahrzeu­ ges ausschließlich den Radmotoren 11 und 12 zur Verfügung, wobei die Radmotoren 11, 12, wie in diesem Beispiel dargestellt, als Verstellmotoren ausgebildet sein können, um so eine weitere positive Regelmöglichkeit herbeizuführen.

Der Steuerungsablauf stellt sich etwa wie folgt dar:

In der Phase entsprechend einem ersten Gang ist das Proportional-Wege­ Ventil 24 zu 100% angesteuert (Schaltstellung 1 oder 2), so daß alle Radmotoren 9-12 parallel geschaltet sind und durch Ansteuern des Propor­ tional-Wege-Ventils 20 gemeinsam mit dem Pumpenvolumenstrom versorgt werden. Ist aufgrund des maximalen Volumenstromes der Pumpe 13 die Endge­ schwindigkeit des Fahrzeuges erreicht, so wird das Proportional-Ventil 24 stetig zugeschaltet und dadurch die Radmotoren 9 und 10 langsam abgekop­ pelt. Der gesamte verfügbare Pumpenvolumenstrom kann jetzt zum Antrieb der verbleibenden Radmotoren 11 und 12 verwendet werden, wodurch in dem höheren Geschwindigkeitsbereich ein zweiter Gang entsprechend einem her­ kömmlichen Lastschaltgetriebe dargestellt wird. Weitere Modifizierungen des Geschwindigkeitsbereiches können durch die ggf. als Verstellmotoren ausgebildeten verbleibenden Radmotoren 11 und 12 herbeigeführt werden.

Claims (9)

1. Verfahren zur stufenlosen Regelung eines hydrostatischen Fahrantrie­ bes, insbesondere für Baumaschinen, indem die über mindestens eine mit mindestens einem Antriebsmotor (14) zusammenwirkende Hydraulik­ pumpe (13) in hydraulischer Parallelschaltung den bzw. die im Be­ reich eines jeden Rades (1, 2, 3, 4) des Fahrzeuges vorgesehenen Radmo­ tor bzw. Radmotoren (9, 10, 11, 12) mit Hydraulikmedium versorgt, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Teil der Radmotoren (9, 10) durch konti­ nuierliche Umsteuerung des Pumpenvolumenstromes langsam abgekoppelt wird, während gleichzeitig kontinuierlich der gesamte verfügbare Pumpenvolumenstrom den verbleibenden Radmotoren (11, 12) zur Verfü­ gung gestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radmoto­ ren (9, 10) nur in dem Geschwindigkeitsbereich abgekoppelt werden, in welchem im Hinblick auf die installierte Antriebsleistung die Zug­ kraft von den weiter eingekoppelten Radmotoren (11, 12) übertragen werden kann.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Geschwindigkeitsbereich entsprechend einem zweiten Gang eines Lastschaltgetriebes vorgesehen wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Vorgang der Abkopplung der Radmotoren (9, 10) diese kontinu­ ierlich auf drucklosen Umlauf gesteuert werden.

5. Hydrostatischer Fahrantrieb für Mobilfahrzeuge, insbesondere Bauma­ schinen, die über direkt am Rad (1-4) vorgesehene Radmotoren (9-12), insbesondere Hydraulikmotoren, antreibbar sind und die in hydrauli­ scher Parallelschaltung von mindestens einer Hydraulikpumpe (13) über Hydraulikleitungen (15-19) gespeist werden, die wiederum von mindestens einem Antriebsmotor (14) angetrieben wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in mindestens einer zu mindestens einem Radmotor (9, 10) führenden Hydraulikleitung (16) mindestens eine den Pumpenvo­ lumenstrom kontinuierlich umsteuernde Verstelleinrichtung (23) vorge­ sehen ist.

6. Hydrostatischer Fahrantrieb nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine für jeweils zwei auf einer zumindest gedachten Achse (25) vorge­ sehene Radmotoren (9, 10) zuständige Verstelleinrichtung (23).

7. Hydrostatischer Fahrantrieb nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung (23) durch mindestens eine Drosselorgan gebildet ist.

8. Hydrostatischer Fahrantrieb nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung (23) durch mindestens ein Proportional-Ventil gebildet ist.

9. Hydrostatischer Fahrantrieb nach den Ansprüchen 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die nach der Abkopplung der Radmotoren (9, 10) vom gesamten Pumpenvolumenstrom beaufschlagten verbleibenden Radmoto­ ren (11, 12) als Verstellmotoren ausgebildet sind.