EP4278044A1 - Verdichtungsfahrzeug, bei welchem ein fahrantrieb und eine vibrationseinheit von einer gemeinsamen versorgungstelle her mit druckfluid versorgt werden - Google Patents

Verdichtungsfahrzeug, bei welchem ein fahrantrieb und eine vibrationseinheit von einer gemeinsamen versorgungstelle her mit druckfluid versorgt werden

Info

Publication number
EP4278044A1
EP4278044A1 EP22700286.2A EP22700286A EP4278044A1 EP 4278044 A1 EP4278044 A1 EP 4278044A1 EP 22700286 A EP22700286 A EP 22700286A EP 4278044 A1 EP4278044 A1 EP 4278044A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hydraulic machine
hydraulic
supply point
displacement volume
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22700286.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Karsten Penert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP4278044A1 publication Critical patent/EP4278044A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C19/00—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving
    • E01C19/22—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving for consolidating or finishing laid-down unset materials
    • E01C19/23—Rollers therefor; Such rollers usable also for compacting soil
    • E01C19/28—Vibrated rollers or rollers subjected to impacts, e.g. hammering blows
    • E01C19/286—Vibration or impact-imparting means; Arrangement, mounting or adjustment thereof; Construction or mounting of the rolling elements, transmission or drive thereto, e.g. to vibrator mounted inside the roll

Definitions

  • Compaction vehicle in which a travel drive and a vibration unit are supplied with pressurized fluid from a common supply point
  • the invention relates to a compaction vehicle according to the preamble of claim 1.
  • a compaction vehicle in the form of a road roller is known from EP 1342849 B1.
  • the compaction vehicle has two circular-cylindrical rollers, which roll on a subsoil in order to smooth it out. At least one of the rollers can be equipped with a vibrating unit to improve soil compaction.
  • the aim of the invention is to create a compression vehicle with a hydraulic drive, with any configuration of hydraulic motors or first and second hydraulic machines being able to be implemented.
  • a single pump or third hydraulic machine should be used in order to supply all hydraulic motors or first and second hydraulic machines with pressure fluid. Valves and the associated throttling losses in the primary energy transmission from the third hydraulic machine to the first and second hydraulic machines should be dispensed with as completely as possible.
  • the at least one first, the at least one second and one third hydraulic machine are each connected to a common supply point on the high-pressure side and to a common tank on the low-pressure side, so that they form an open hydraulic circuit, with said connection to supply point can be continuously released in such a way that a high pressure in the at least one first, in the at least one second and in the third hydraulic machine is essentially equal to the pressure at the supply point, with the at least one first, the at least one second and the third hydraulic machine each have an adjustable displacement volume, wherein a displacement volume of the at least one second hydraulic machine can be adjusted in such a way that the desired vibration intensity results while the said connections to the supply point are released.
  • the vibration unit preferably comprises at least one mass which can be rotated with respect to an axis of rotation and whose center of gravity is arranged away from said axis of rotation, the at least one mass being in rotary drive connection with an associated second hydraulic machine.
  • a plurality of masses are preferably provided, the eccentricity and direction of rotation of which are matched to one another in such a way that the sum total is an oscillating acceleration force which is aligned essentially perpendicularly to the substrate.
  • the vibration unit is preferably arranged inside the roll in question.
  • a continuously releasable connection is to be understood on the one hand as a connection that is permanently open, it most preferably having a constant, small flow resistance.
  • the continuously releasable connection can also be formed by a switching valve which has at least two discrete switching positions, the connection having a constant, small flow resistance in each switching position.
  • a switching position that is designed as a locked position, so that the associated hydraulic machine is clamped hydraulically in a torque-proof manner.
  • the direction of rotation of the associated hydraulic machine can be reversed with the switching valve, without the hydraulic machine having to be adjustable beyond the displacement volume of zero.
  • the supply point is preferably a space filled with pressurized fluid, with essentially the same pressure prevailing in the entire space mentioned.
  • the supply point is preferably formed by an elongated line.
  • the supply point is preferably not small in the form of a point, rather it has a spatial extent.
  • a hydraulic machine is to be understood as meaning a machine which converts hydraulic power into mechanical power in the form of a rotary movement and vice versa.
  • the hydraulic machines mentioned are preferably axial piston machines.
  • the at least one first and/or the at least one second hydraulic machine and the third hydraulic machine are preferably designed in a bent-axis design. This means that all hydraulic machines can be designed in such a way that they can be adjusted beyond the displacement volume of zero. For this reason, the bent-axis design that is otherwise preferred for hydraulic motors is not preferred.
  • Said open hydraulic circuit is preferably operated with a liquid pressurized fluid, most preferably hydraulic oil being used.
  • a direction of rotation of the at least one first hydraulic machine can be reversed by adjusting the displacement volume in question while the flow direction of the first hydraulic machine in question remains the same.
  • the displacement volume of the at least one first hydraulic machine can therefore be adjusted beyond the zero displacement volume. This allows the direction of travel of the compaction vehicle to be reversed while the vibratory drive continues to run unchanged.
  • the back and forth driving of the compaction vehicle which is often encountered when compacting a road surface, with the vibration unit continuing to run constantly, can therefore be carried out without any problems. Changing the direction of travel can be done very gently.
  • the direction of rotation of the at least one second hydraulic machine can also be reversed by adjusting the displacement volume. Depending on the design of the vibration unit, different vibration properties can be achieved in this way.
  • the pressure at the supply point maintains an essentially constant predetermined value.
  • This predetermined value can change if the desired operating state changes, so it is only temporarily constant as long as the desired operating state does not change.
  • this pressure value is preferably set by adjusting the displacement volume of the third hydraulic machine.
  • this regulation reacts comparatively sluggishly when the pressure at the supply point changes abruptly due to rapidly changing external loads on the at least one first or the at least one second hydraulic machine.
  • the filling and discharging speed of the hydraulic accumulator is preferably set in each case in such a way that the entire compaction vehicle has an optimally low energy consumption.
  • a valve unit can be assigned to the hydraulic accumulator, which valve unit controls the exchange of pressurized fluid between the supply point and the hydraulic accumulator depending on the pressure at the supply point. This is intended in particular to prevent the hydraulic accumulator from being excessively filled. Next should prevent an empty hydraulic accumulator from interfering with the function of the hydraulic drive.
  • Two or more rollers can be provided, each of which is in rotary drive connection with its own first hydraulic machine, with all of the first and all of the second hydraulic machines being connected to the same supply point and the same tank.
  • a separate first hydraulic machine is preferably assigned to each roller.
  • Each roller is preferably assigned its own vibration unit with its own second hydraulic machine.
  • the present invention is particularly useful since, compared to a conventional compression vehicle, a particularly large number of pumps or third hydraulic machines can be dispensed with.
  • the corresponding relationship is preferably stored in a characteristic map.
  • the adjustment preferably takes place in the form of a control or a pilot control. This means that expensive controllers can be dispensed with.
  • the positioning accuracy that can be achieved is often sufficient for a vibration unit.
  • a pressure control working with a hydraulic pressure regulator at this point, since this has proven itself and works very reliably.
  • the hydraulic pressure control also copes well with the strong pressure fluctuations that are often encountered in a hydraulic drive.
  • Electronic pressure control is nevertheless preferred within the scope of the present invention, even though a high level of computing power has to be installed in the control device in order to achieve a control quality that is comparable to conventional hydraulic pressure control.
  • the setpoint of this control should be very flexible to the current working conditions of the Compaction vehicle to be adjusted.
  • the proposed pressure sensor can be used when adjusting the at least one first and the at least one second hydraulic machine, this representing a preferred embodiment of the invention.
  • the single pressure sensor can therefore be used for three different purposes.
  • a first control circuit can be provided, the actual variable of which is the pressure measured with the pressure sensor, the manipulated variable of which is the displacement volume of the third hydraulic machine.
  • the pressure at the supply point is adjusted to a value specified by a target variable.
  • the pressure mentioned is therefore no longer dependent on the driving resistance that the compaction vehicle has to overcome when driving. It is likewise not dependent on the set vibration strength or on the drive torque of the at least one second hydraulic machine.
  • the corresponding setpoint variable is preferably selected in such a way that the desired speed can be achieved at the at least one first hydraulic machine, with the stated speed determining the driving speed of the compression vehicle.
  • the aim is to keep the pressure at the supply point as low as possible in order to save energy.
  • the speed of the at least one first hydraulic machine is preferably measured at least indirectly with a first speed sensor. It should be noted here that all rollers typically rotate at the same peripheral speed, which is equal to the travel speed of the compactor vehicle. Accordingly, a single first speed sensor is normally sufficient. If slippage on the rolls is to be feared, a plurality of first speed sensors are preferably used in order to detect this slippage.
  • the rotational speed of the third hydraulic machine is preferably measured with a third rotational speed sensor, the corresponding measured value being taken into account in the regulation mentioned, in particular in determining the setpoint of the first control loop.
  • a target value of the first control circuit depends on the desired driving speed of the Compaction vehicle and / or is selected depending on the desired vibration level.
  • the driving speed for example, the drive torque of the rollers can be determined, which is necessary to reach the driving speed.
  • the minimum required pressure at the supply point results from the maximum displacement volume of the first hydraulic machine. The same can be done with regard to the vibration intensity. The highest of the pressures determined in this way is decisive for determining the target value.
  • the setpoint variable of the first control loop is preferably set in the form of a control, ie without feedback.
  • This allows the vibration strength to be adjusted very precisely.
  • the intensity of the vibrations essentially does not fluctuate on changing surfaces with different damping characteristics.
  • the target variable of the second control circuit corresponds to the speed desired at the second hydraulic motor in question. This in turn is proportional to the desired vibration intensity.
  • the second control loop is preferably combined with the characteristics map explained further above, which then works as a so-called pilot control.
  • the supply point can be formed by a line which extends over at least 50% of the length of the compaction vehicle in the direction of travel. This means that all hydraulic machines of the compaction vehicle can be connected to the supply point without any problems. It goes without saying that the free cross-sectional area of the named line is preferably selected to be large enough that essentially the same pressure prevails at all points in the line.
  • Said adjusting device preferably works hydraulically. It preferably includes an actuating cylinder, an actuating valve and a position sensor. Preferably, it includes a fourth control circuit, which regulates the displacement volume to a desired value specified by the control signal using the aforementioned components.
  • FIG. 1 shows a roughly schematic side view of a compaction vehicle according to the invention
  • FIG. 2 shows a circuit diagram of the hydraulic drive of the compression vehicle according to FIG. 1;
  • FIG. 3 shows the activation control of the second hydraulic machine missing in FIG. 2; and 4 shows an alternative connection of the second hydraulic machine to the supply point and the tank.
  • FIG. 1 shows a roughly schematic side view of a compaction vehicle 10 according to the invention.
  • the present compaction vehicle 10 is designed in the form of a road roller, with which a subsurface 11 in the form of a freshly asphalted road can be rolled smooth.
  • the compaction vehicle 10 has two rotatable, circular-cylindrical rollers 20 which roll on the subsoil in order to smooth it.
  • the front roller 20 is driven by a first hydraulic machine 21 .
  • FIG. 1 shows an extremely simple embodiment of an inventive
  • Compaction vehicle shows.
  • the present invention saves a particularly large amount of costs when many first and second hydraulic machines 21 ; 31 find use, for example, when all rollers 20 are driven and provided with a vibration unit 30 at the same time.
  • the compaction vehicle can also have more than two rollers 20 .
  • a vibration unit 30 Only the rear roller 20 is provided with a vibration unit 30 here.
  • a pulsating force acting perpendicularly to the subsoil 11 is to be exerted on the assigned roller 20, so that the subsoil 11 is better compacted.
  • a rotatably mounted mass 33 can be used for this purpose, for example, the center of gravity of which is arranged off the axis of rotation or eccentrically. This mass 33 is in rotary drive connection with an associated second hydraulic machine 31 .
  • FIG. 2 shows a circuit diagram of the hydraulic drive of the compression vehicle 10 according to FIG. 1.
  • the hydraulic drive comprises a supply point 50 in the form of an elongated line 54.
  • the first, the second and the third hydraulic machine 21; 31; 41 connected to its high pressure side, with a there is a permanently open, low-resistance fluid exchange connection. No valves, throttles or the like are installed in this connection, so that the high pressure in the hydraulic machines 21; 31 ; 41 is substantially equal to the pressure at the supply point 50.
  • the first, the second and the third hydraulic machine 21; 31; 41 are each designed as axial piston machines with adjustable displacement volume.
  • the first and the second axial piston machine 21; 31 are preferably designed in a swash plate design, whereby they are operated as a motor during most of the operating time. They are preferably adjustable beyond the displacement volume of zero.
  • the third hydraulic machine 41 is preferably designed in the form of a swash plate, with it being operated as a pump most of the time. All hydraulic machines 21; 31 ; 41 are equipped with an adjusting device 13, which is set up in such a way that the displacement volume of the relevant hydraulic machine 21; 31; 41 is adjusted essentially proportionally to an associated control signal 14 . Accordingly, there is no hydraulic pressure and/or power control on the hydraulic machine 21; 31; 41 itself instead. Instead, the hydraulic drive is controlled as described below, with electronic control devices preferably being used.
  • the third hydraulic machine 41 is rotated by an associated drive motor 43 .
  • the drive motor 43 is preferably a diesel engine, but any other type of motor, in particular an electric motor, can be used.
  • the drive motor 43 preferably runs with a fixed direction of rotation.
  • the third hydraulic machine 41 delivers pressurized fluid from the tank 12 to the supply point 50, working as a pump.
  • pressure fluid flows from the supply point 50 via the third hydraulic machine 41 to the tank, with the third hydraulic machine 41 working as a motor and thus temporarily relieving the drive motor 43 .
  • the low-pressure sides of the first, second and third hydraulic machines 21 ; 31 ; 41 are each connected to the tank 12, resulting in an open hydraulic circuit. These connections to the tank are also open permanently and with little resistance, with preferably no valves, throttles or the like being arranged there. So the whole hydraulic drive comes basically without any valves, the desired movement being achieved solely by adjusting the stroke volumes of the hydraulic machines 21; 31; 41 is brought about.
  • the supply point 50 is assigned a valve unit 52 which is connected between the supply point 50 and an optional hydraulic accumulator 51 .
  • the hydraulic accumulator 51 intercepts peaks in the power requirement, for example when accelerating the vibration drive (no. 30 in FIG. 1), so that they do not overload the drive motor 43 so that it does not have to be designed to be excessively large. Furthermore, pressure peaks at the supply point 50 are intercepted by the hydraulic accumulator 51 .
  • the valve unit 52 initially brings about an adjustment of a high pressure in the hydraulic accumulator 51 to a lower pressure at the supply point 50, so that the hydraulic accumulator 51 is discharged when it is sufficiently filled.
  • the valve unit 52 can be purely hydro-mechanical. It is preferably electrically adjustable, being adjusted by the electronic control device 16 .
  • the hydraulic accumulator 51 is preferably provided with a pressure sensor (not shown), which is connected to the electronic control device 16 so that the pressure in the hydraulic accumulator 51 can be regulated electronically.
  • first control circuit 60 With the first control circuit 60, a pressure is adjusted at the supply point 50, which is equal to the desired variable 63 of the first control circuit 60.
  • This target variable 63 is selected as a function of the desired driving speed of the compaction vehicle and the desired vibration intensity of the vibration drive (no. 30 in FIG. 1).
  • setpoint value 63 of first control circuit 60 is preferably selected to be so small that the adjustment range of first and second hydraulic machine 21; 31 is just about sufficient to achieve the desired operating parameters (travel speed, vibration intensity).
  • the corresponding first controller 64 is designed as a PID controller, in which case a PI or an I controller can also be used.
  • the first controller 64 is preferably implemented by an electronic controller 16 that includes a programmable digital computer.
  • the first controller 64 is the Difference between the setpoint variable 63 explained above and the actual variable 61 is supplied, with a manipulated variable 62 being present at its output, which forms the manipulated variable 14 of the third hydraulic machine 41 .
  • the actual variable 61 of the first control loop 60 is the measured value of a pressure sensor 53 which is connected to the supply point 50 .
  • FIG. 3 shows the control of the second hydraulic machine 31 that is missing in FIG. 2.
  • FIGS. 2 and 3 together show a uniform hydraulic drive. 3 shows the most complex variant of the control, in which a pilot control is carried out by means of a characteristics map 80, with the pilot control being superimposed on a regulation with the second control circuit 70.
  • a pilot control is carried out by means of a characteristics map 80, with the pilot control being superimposed on a regulation with the second control circuit 70.
  • the pilot control alone, without the second control loop 70 results in sufficiently good system behavior.
  • the second control circuit 70 alone, without the pilot control results in sufficiently good system behavior.
  • the second control circuit 70 includes a second controller 74, which is designed here as a PID controller, although it can also be designed as a PI or I controller.
  • the difference between the actual variable 71 and the setpoint variable 73 is fed to its input.
  • Actual variable 71 is formed from the measured value of second speed sensor 32 , ie from the speed of second hydraulic machine 31 .
  • Setpoint variable 73 corresponds to the rotational speed of second hydraulic machine 31, with which desired vibration strength 81 is achieved.
  • this control basically has an integral control behavior, in which case it subsequently reacts comparatively sluggishly to changes in setpoint variable 73 . This problem can be remedied with the pilot control.
  • the pilot control includes a characteristic map 80, which has the desired vibration intensity 81 and the measured value of the pressure sensor 53, ie the pressure at the supply point, as input variables.
  • the characteristic map 80 gives the displacement volume to be set on the second hydraulic machine 31 as an output variable, with which the desired vibration intensity 81 is achieved at the current pressure at the supply point.
  • Characteristic map 80 preferably includes a corresponding table of values, from which intermediate values are most preferably obtained by interpolation. This pre-control does not take into account, for example, that Changing ambient temperatures also affect the required setting of the second hydraulic machine 31.
  • the second control circuit 70 counteracts this problem.
  • the output variables of characteristics map 80 and of second controller 74 are added, resulting in control signal 14 for second hydraulic machine 31 .
  • FIG. 4 shows an alternative connection of the second hydraulic machine 31 to the supply point 50 and the tank 12. In the embodiment according to FIG. 2, these connections were permanently open.
  • the embodiment according to FIG. 4 is intended for cases in which the direction of rotation of the second hydraulic machine 31 is to be reversible, in which case no hydraulic machine adjustable beyond the displacement volume of zero is to be used in order to save costs.
  • the second hydraulic machine 31 is therefore connected to a switching valve 34, which is designed as a 4/3-way valve.
  • the switching valve 43 therefore has four connections and three switching positions.
  • the switch positions are discrete switch positions, with essentially no intermediate positions in which the opening cross sections of the various connections change constantly.
  • the middle position is a locked position in which the second hydraulic machine 31 in question cannot move because it is hydraulically clamped.
  • the connections to the tank 12 and the supply point 50 are blocked.
  • the second hydraulic machine rotates, for example, to the right, while in the right-hand position of the switching valve 34 in FIG. 4 it rotates to the left.
  • the displacement volume is preferably set to zero or almost zero on the second hydraulic machine 31, while the switching valve 34 is adjusted.
  • the connections between the second hydraulic motor 31 and the tank 12 or the supply point 50 are continuously released.
  • a continuous adjustment of the corresponding opening cross sections preferably does not take place while the vibration unit (No. 30 in FIG. 1) is running.
  • the first hydraulic machine (number 21 in FIG. 2) can be connected to the supply point 50 and the tank 12 in an analogous manner with an analog switching valve.

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Abstract

- 20 - R.393707 Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verdichtungsfahrzeug (10) mit wenigstens einer Walze (20) zum dynamischen Verdichten eines Untergrundes (11), wobei das Verdichtungsfahrzug (10) mit wenigstens einer ersten Hydromaschine (21) in 5 Fahrantriebsverbindung steht, wobei wenigstens einer Walze (20) eine Vibrationseinheit (30) zugeordnet ist, welche mit einer zugeordneten zweiten Hydromaschine (31) in Antriebsverbindung steht. Erfindungsgemäß sind die wenigstens eine erste, die wenigstens eine zweite und eine dritte Hydromaschine (21; 31; 41) hochdruckseitig jeweils an eine gemeinsame 10 Versorgungsstelle (50) und niederdruckseitig jeweils an einen gemeinsamen Tank angeschlossen, so dass sie einen offenen hydraulischen Kreislauf bilden, wobei die genannte Verbindung zur Versorgungsstelle jeweils derart fortdauernd freigebbar ist, dass ein Hochdruck in der wenigstens einen ersten, in der wenigstens einen zweiten und in der dritten Hydromaschine (21; 31; 41) im Wesentlichen gleich dem Druck an 15 der Versorgungsstelle (50) ist, wobei die wenigstens eine erste, die wenigstens eine zweite und die dritte Hydromaschine (21; 31; 41) jeweils ein verstellbares Verdrängungsvolumen haben, wobei ein Verdrängungsvolumen der wenigstens einen zweiten Hydromaschine (31) so einstellbar ist, dass sich die gewünschte Vibrationsstärke (81) ergibt, während die genannten Verbindungen zur 20 Versorgungsstelle (50) freigegeben sind. (Figur 1)

Description

Verdichtungsfahrzeug, bei welchem ein Fahrantrieb und eine Vibrationseinheit von einer gemeinsamen Versorgungstelle her mit Druckfluid versorgt werden
Die Erfindung betrifft ein Verdichtungsfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Aus der EP 1342849 B1 ist ein Verdichtungsfahrzeug in Form einer Straßenwalze bekannt. Das Verdichtungsfahrzeug hat zwei kreiszylindrische Walzen, welche auf einem Untergrund abwälzen, um diesen glatt zu walzen. Zumindest eine der Walzen kann mit einer Vibrationseinheit ausgestattet sein, um die Verdichtung des Untergrunds zu verbessern.
Aus der DE 102010 056 531 A1 ist ein weiteres Verdichtungsfahrzeug bekannt, wobei dort die Motoren gezeigt sind, welche die Walze und die Vibrationseinheit antreiben. Als mögliche Ausführungsform der genannten Motoren ist ein Hydromotor angegeben.
Aus dem Stand der Technik ist eine große Vielfalt derartiger Verdichtungsfahrzeuge bekannt, wobei diese bis zu sechs Hydromotoren umfassen können. Es wäre nun naheliegend, alle diese Hydromotoren in einem offenen hydraulischen Kreis mit einer gemeinsamen Pumpe mit Druckfluid zu versorgen, wobei die Drehrichtung und die Drehgeschwindigkeit eines jeden Hydromotors mit einem zugeordneten Ventil gesteuert wird. Die in derartigen Ventilen entstehenden Drosselverluste sind aber sehr groß. Deshalb betreibt man die Hydromotoren üblicherweise in einem geschlossenen, hydraulischen Kreis, wobei die Drehgeschwindigkeit und die Drehrichtung durch Verstellung der Hubvolumina der betreffenden Hydromaschinen eingestellt wird. In einem geschlossenen hydraulischen Kreis lassen sich aber nicht beliebig viele Hydromotoren mit einer gemeinsamen Pumpe verschalten. Üblicherweise lassen sich maximal zwei Hydromotoren mit einer gemeinsamen Pumpe verschalten und das auch nur, wenn die beiden Hydromotoren vergleichbaren Belastungen ausgesetzt sind. Dementsprechend hat ein so aufgebautes Verdichtungsfahrzeug mehrere Pumpen, die jeweils mit wenigen zugeordneten Hydromotoren im geschlossenen hydraulischen Kreis betrieben werden.
Mit der Erfindung soll ein Verdichtungsfahrzeug mit einem hydraulischen Antrieb geschaffen werden, wobei beliebige Konfigurationen von Hydromotoren bzw. ersten und zweiten Hydromaschinen realisierbar sind. Dabei soll idealerweise nur eine einzige Pumpe bzw. dritte Hydromaschine zum Einsatz kommen, um alle Hydromotoren bzw. erste und zweite Hydromaschinen mit Druckfluid zu versorgen. Auf Ventile und die damit einhergehenden Drosselverluste in der primären Energieübertragung von der dritten Hydromaschine zu den ersten bzw. zweiten Hydromaschinen soll möglichst vollständig verzichtet werden.
Gemäß Anspruch 1 wird vorgeschlagen, dass die wenigstens eine erste, die wenigstens eine zweite und eine dritte Hydromaschine hochdruckseitig jeweils an eine gemeinsame Versorgungsstelle und niederdruckseitig jeweils an einen gemeinsamen Tank angeschlossen sind, so dass sie einen offenen hydraulischen Kreislauf bilden, wobei die genannte Verbindung zur Versorgungsstelle jeweils derart fortdauernd freigebbar ist, dass ein Hochdruck in der wenigstens einen ersten, in der wenigstens einen zweiten und in der dritten Hydromaschine im Wesentlichen gleich dem Druck an der Versorgungsstelle ist, wobei die wenigstens eine erste, die wenigstens eine zweite und die dritte Hydromaschine jeweils ein verstellbares Verdrängungsvolumen haben, wobei ein Verdrängungsvolumen der wenigstens einen zweiten Hydromaschine so einstellbar ist, dass sich die gewünschte Vibrationsstärke ergibt, während die genannten Verbindungen zur Versorgungsstelle freigegeben sind.
Die Vibrationseinheit umfasst vorzugsweise wenigstens eine bezüglich einer Drehachse drehbare Masse, deren Schwerpunkt abseits der genannten Drehachse angeordnet ist, wobei die wenigstens eine Masse mit einer zugeordneten zweiten Hydromaschine in Drehantriebsverbindung steht. Vorzugsweise sind mehrere Massen vorgesehen, deren Exzentrizität und Drehrichtung so aufeinander abgestimmt sind, dass sich in Summe eine oszillierende Beschleunigungskraft ergibt, die im Wesentlichen senkrecht zum Untergrund ausgerichtet ist. Die Vibrationseinheit ist vorzugsweise im Inneren der betreffenden Walze angeordnet. Unter einer fortdauernd freigebbaren Verbindung soll einerseits eine Verbindung verstanden werden, die permanent offen ist, wobei sie höchst vorzugsweise einen konstanten, kleinen Strömungswiderstand hat. Die fortdauernd freigebbare Verbindung kann aber auch von einem Schaltventil gebildet werden, welches zumindest zwei diskrete Schaltstellungen hat, wobei die Verbindung in jeder Schaltstellung einen konstanten, kleinen Strömungswiderstand hat. Es kann eine Schaltstellung vorhanden sein, die als Sperrstellung ausgeführt ist, so dass die zugeordnete Hydromaschine hydraulisch drehfest eingespannt ist. Mit dem Schaltventil kann beispielsweise die Drehrichtung der zugeordneten Hydromaschine umgekehrt werden, ohne dass die Hydromaschine über das Verdrängungsvolumen Null hinweg verstellbar sein muss. Es soll gerade kein stetig verstellbares Ventil vorhanden sein, wie es bei einem Hydromotor im offenen Kreis sonst üblich ist.
Bei der Versorgungsstelle handelt es sich vorzugsweise um einen mit Druckfluid gefüllten Raum, wobei im gesamten genannten Raum im Wesentlichen der gleiche Druck herrscht. Die Versorgungsstelle wird vorzugsweise von einer langgestreckten Leitung gebildet. Die Versorgungsstelle ist vorzugsweise gerade nicht punktförmig klein, sie hat vielmehr eine räumliche Ausdehnung.
Unter einer Hydromaschine soll eine Maschine verstanden werden, welche hydraulische Leistung in mechanische Leistung in Form einer Drehbewegung umwandelt und umgekehrt. Bei den genannten Hydromaschinen handelt es sich vorzugsweise um Axialkolbenmaschinen. Die wenigstens eine erste und/oder die wenigstens eine zweite Hydromaschine und die dritte Hydromaschine sind vorzugsweise in Schrägachsenbauweise ausgeführt. Damit können alle Hydromaschinen so ausgeführt werden, dass sie über das Verdrängungsvolumen Null hinweg verstellbar sind. Die bei Hydromotoren sonst bevorzugte Schrägachsenbauweise ist aus diesem Grund gerade nicht bevorzugt. Der genannte offene hydraulische Kreislauf wird vorzugsweise mit einem flüssigen Druckfluid betrieben, wobei höchst vorzugsweise Hydrauliköl verwendet wird.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung angegeben. Es kann vorgesehen sein, dass eine Drehrichtung der wenigstens einen ersten Hydromaschine bei jeweils gleichbleibender Durchströmungsrichtung der betreffenden ersten Hydromaschine durch Verstellung des betreffenden Verdrängungsvolumens umkehrbar ist. Das Verdrängungsvolumen der wenigstens einen ersten Hydromaschine ist also über das Verdrängungsvolumen Null hinweg verstellbar. Damit kann die Fahrtrichtung des Verdichtungsfahrzeugs umgekehrt werden, während der Vibrationsantrieb unverändert weiterläuft. Das beim Verdichten eines Straßenbelags häufig anzutreffende Hin- und Herfahren des Verdichtungsfahrzeugs bei konstant weiterlaufender Vibrationseinheit kann also problemlos durchgeführt werden. Der Wechsel der Fahrtrichtung kann dabei sehr sanft erfolgen. Die Drehrichtung der wenigstens einen zweiten Hydromaschine kann ebenfalls durch Verstellung des Verdrängungsvolumens umkehrbar sein. Je nach Bauart der Vibrationseinheit können hierdurch unterschiedliche Vibrationseigenschaften erreicht werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die Versorgungsstelle an einen Hydrospeicher angeschlossen ist. Für die Regelbarkeit des gesamten hydraulischen Antriebs ist es besonders vorteilhaft, wenn der Druck an der Versorgungsstelle einen vorgegebenen Wert im Wesentlichen konstant einhält. Dieser vorgegebene Wert kann sich ändern, wenn sich der gewünschte Betriebszustand ändert, er ist also nur zweitweise so lange konstant, wie sich der gewünschte Betriebszustand nicht ändert. Wie nachfolgend noch erläutert werden wird, wird dieser Druckwert vorzugsweise durch Verstellung des Verdrängungsvolumens der dritten Hydromaschine eingestellt. Diese Regelung reagiert aber vergleichsweise träge, wenn sich der Druck an der Versorgungsstelle wegen schnell ändernden äußeren Belastungen an der wenigstens eine ersten oder der wenigstens einen zweiten Hydromaschine sprungartig ändert. Mit dem Hydrospeicher können solche sprungartigen Änderungen des Drucks an der Versorgungsstelle so abgemildert werden, dass die Druckregelung mittels der dritten Hydromaschine ausreichend schnell arbeitet. Die Füll- bzw. die Entladegeschwindigkeit des Hydrospeichers wird vorzugsweise jeweils so eingestellt, dass das gesamte Verdichtungsfahrzeug einen optimal niedrigen Energieverbrauch aufweist. Dem Hydrospeicher kann eine Ventileinheit zugeordnet sein, welche den Austausch von Druckfluid zwischen der Versorgungsstelle und dem Hydrospeicher abhängig vom Druck an der Versorgungsstelle steuert. Hierdurch soll insbesondere vermieden werden, dass der Hydrospeicher übermäßig gefüllt wird. Weiter soll vermieden werden, dass ein leerer Hydrospeicher die Funktion des hydraulischen Antriebs stört.
Es können zwei oder mehr Walzen vorgesehen sein, welche jeweils mit einer eigenen ersten Hydromaschine in Drehantriebsverbindung stehen, wobei alle ersten und alle zweiten Hydromaschinen an dieselbe Versorgungsstelle und denselben Tank angeschlossen sind. Jeder Walze ist vorzugsweise eine gesonderte erste Hydromaschine zugeordnet. Jeder Walze ist vorzugsweise eine eigene Vibrationseinheit mit einer eigenen zweiten Hydromaschine zugeordnet. In diesem Fall ist die vorliegende Erfindung besonders nützlich, da gegenüber einem konventionellen Verdichtungsfahrzeug auf besonders viele Pumpen bzw. dritte Hydromaschinen verzichtet werden kann.
Es kann vorgesehen sein, dass die Versorgungsstelle an einen Drucksensor angeschlossen ist, wobei das Verdrängungsvolumen zumindest einer zweiten Hydromaschine abhängig vom mit dem Drucksensor gemessenen Druck und abhängig von der gewünschten Vibrationsstärke einstellbar ist. Der entsprechende Zusammenhang ist vorzugsweise in einem Kennfeld gespeichert. Die Verstellung findet vorzugsweise in der Art einer Steuerung bzw. einer Vorsteuerung statt. Damit kann auf teure Regler verzichtet werden. Die erreichbare Stellgenauigkeit ist für eine Vibrationseinheit häufig ausreichend.
Es kann vorgesehen sein, dass die Versorgungsstelle an einen Drucksensor angeschlossen ist, wobei das Verdrängungsvolumen der dritten Hydromaschine abhängig von dem mit dem Drucksensor gemessenen Druck einstellbar ist. Bei einem konventionellen hydraulischen Antrieb würde man an dieser Stelle eine mit einem hydraulischen Druckregler arbeitende Druckregelung bevorzugen, da diese sich bewährt hat und sehr zuverlässig arbeitet. Die hydraulische Druckregelung kommt auch mit den in einem hydraulischen Antrieb oft anzutreffenden, starken Druckschwankungen gut zurecht. Dennoch ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine elektronische Druckregelung bevorzugt und dass, obwohl hierfür eine hohe Rechenleistung in der Steuervorrichtung installiert werden muss, um eine zur konventionellen hydraulischen Druckregelung vergleichbare Regelgüte zu erreichen. Wie sich aus dem unten erläuterten Verfahren ergibt, soll der Sollwert dieser Regelung sehr flexibel an die momentanen Arbeitsbedingungen des Verdichtungsfahrzeugs angepasst werden. Das ist mit einer elektronischen Druckregelung sehr viel einfacher realisierbar als mit einer hydraulischen Druckregelung. Weiter kann der vorgeschlagene Drucksensor bei der Einstellung der wenigstens einen ersten und der wenigstens einen zweiten Hydromaschine verwendet werden, wobei dies eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellt. Der einzelne Drucksensor kann also für drei verschiedene Zwecke nutzbringend eingesetzt werden.
Es kann ein erster Regelkreis vorgesehen sein, dessen Istgröße der mit dem Drucksensor gemessene Druck ist, wobei dessen Stellgröße das Verdrängungsvolumen der dritten Hydromaschine ist. In der Folge wird der Druck an der Versorgungsstelle auf einen durch eine Sollgröße vorgegebenen Wert eingeregelt. Der genannte Druck ist damit nicht mehr abhängig vom Fahrwiderstand, den das Verdichtungsfahrzeug beim Fahren überwinden muss. Er ist ebenfalls nicht abhängig von der eingestellten Vibrationsstärke bzw. von dem Antriebsdrehmoment der wenigstens einen zweiten Hydromaschine.
Die entsprechende Sollgröße wird vorzugsweise so gewählt, dass an der wenigstens einen ersten Hydromaschine die gewünschte Drehzahl erreichbar ist, wobei die genannte Drehzahl die Fahrgeschwindigkeit des Verdichtungsfahrzeugs bestimmt. Dabei wird angestrebt, dass der Druck an der Versorgungsstelle möglichst niedrig ist, um Energie einzusparen. Die Drehzahl der wenigstens einen ersten Hydromaschine wird vorzugsweise mit einem ersten Drehzahlsensor zumindest mittelbar gemessen. Hierbei ist anzumerken, dass sich alle Walzen typischerweise mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit drehen, welche gleich der Fahrgeschwindigkeit des Verdichtungsfahrzeugs ist. Dementsprechend reicht normalerweise ein einziger erster Drehzahlsensor aus. Wenn Schlupf an den Walzen zu befürchten ist, werden vorzugsweise mehrere erste Drehzahlsensoren verwendet, um diesen Schlupf zu detektieren. Die Drehzahl der dritten Hydromaschine wird vorzugsweise mit einem dritten Drehzahlsensor gemessen, wobei der entsprechende Messwert bei der genannten Regelung berücksichtigt wird, insbesondere bei der Festlegung des Sollwerts des ersten Regelkreises.
Schutz wird dementsprechend für ein Verfahren beansprucht, wobei eine Sollgröße des ersten Regelkreises abhängig von der gewünschten Fahrgeschwindigkeit des Verdichtungsfahrzeugs und/oder abhängig von der gewünschten Vibrationsstärke gewählt wird. Hinsichtlich der Fahrgeschwindigkeit kann beispielsweise das Antriebsdrehmoment der Walzen ermittelt werden, welches zum Erreichen der Fahrgeschwindigkeit notwendig ist. Aus dem maximalen Verdrängungsvolumen der ersten Hydromaschine ergibt sich daraus wiederum der mindestens erforderliche Druck an der Versorgungsstelle. Analog kann hinsichtlich der Vibrationsstärke verfahren werden. Für die Festlegung der Sollgröße ist der höchste der so ermittelten Drücke maßgeblich. Die Einstellung der Sollgröße des ersten Regelkreises findet vorzugsweise in der Art einer Steuerung, also ohne Rückkopplung, statt.
Es kann vorgesehen sein, dass wenigstens einer zweiten Hydromaschine ein zweiter Drehzahlsensor zugeordnet ist, mittels dessen eine Drehzahl der betreffenden zweiten Hydromaschine messbar ist, wobei ein zweiter Regelkreis vorgesehen ist, dessen Istgröße ein Messwert des zweiten Drehzahlsensors ist, wobei dessen Stellgröße das Verdrängungsvolumen der betreffenden zweiten Hydromaschine ist. Hierdurch kann die Vibrationsstärke sehr genau eingestellt werden. Bei wechselnden Untergründen mit unterschiedlichem Dämpfungsverhalten schwankt die Vibrationsstärke im Wesentlichen nicht. Die Sollgröße des zweiten Regelkreises entspricht der am betreffenden zweiten Hydromotor gewünschten Drehzahl. Diese ist wiederum proportional zur gewünschten Vibrationsstärke. Vorzugsweise wird der zweite Regelkreis mit dem weiter oben erläuterten Kennfeld kombiniert, welches dann als sogenannte Vorsteuerung arbeitet.
Es kann vorgesehen sein, dass die Versorgungsstelle von einer Leitung gebildet wird, welche sich über wenigstens 50% der Länge des Verdichtungsfahrzeuges in Fahrtrichtung erstreckt. Damit können alle Hydromaschinen des Verdichtungsfahrzeugs problemlos an die Versorgungsstelle angeschlossen werden. Es versteht sich, dass die freie Querschnittsfläche der genannten Leitung vorzugsweise so groß gewählt wird, dass an allen Stellen der Leitung im Wesentlichen der gleiche Druck herrscht.
Es kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine erste Hydromaschine, die wenigstens eine zweite Hydromaschine und/oder die dritte Hydromaschine jeweils eine Stellvorrichtung umfasst, die dazu eingerichtet ist, das Verdrängungsvolumen der betreffenden Hydromaschine im Wesentlichen proportional zu einem Stellsignal einzustellen. Die genannte Stellvorrichtung arbeitet vorzugsweise hydraulisch. Sie umfasst vorzugsweise einen Stellzylinder, ein Stellventil und einen Stellungssensor. Vorzugsweise umfasst sie einen vierten Regelkreis, welcher unter Verwendung der vorgenannten Komponenten das Verdrängungsvolumen auf einen durch das Stellsignal vorgegebenen Sollwert einregelt.
Es kann vorgesehen sein, dass wenigstens einer ersten Hydromaschine ein dritter Regelkreis zugeordnet ist, dessen Istgröße die Drehzahl der betreffenden ersten Hydromaschine ist, wobei dessen Stellgröße das Verdrängungsvolumen der betreffenden ersten Hydromaschine ist. Sofern mehrere erste Hydromaschinen vorgesehen sind, wird deren Verdrängungsvolumen entweder gleich oder in einem fest vorgegebenen Verhältnis eingestellt. Es ist also auch in diesem Fall nur ein einziger dritter Regelkreis vorgesehen. Damit kann die Fahrgeschwindigkeit besonders genau eingestellt werden. Alternativ dazu ist es denkbar, das Verdrängungsvolumen zumindest einer ersten Hydromaschine mittels eines weiteren Kennfelds einzustellen, welches als Eingangsgrößen die gewünschte Fahrgeschwindigkeit und den Messwert des Drucksensors an der Versorgungsstelle hat.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine grobschematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Verdichtungsfahrzeugs;
Fig. 2 einen Schaltplan des hydraulischen Antriebs des Verdichtungsfahrzeugs nach Fig. 1 ;
Fig. 3 die in Fig. 2 fehlende Ansteuerungsteuerung der zweiten Hydromaschine; und Fig. 4 eine alternative Verbindung der zweiten Hydromaschine mit der Versorgungsstelle und dem Tank.
Fig. 1 zeigt eine grobschematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Verdichtungsfahrzeugs 10. Das vorliegende Verdichtungsfahrzeug 10 ist in Form einer Straßenwalze ausgeführt, mit welcher ein Untergrund 11 in Form einer frisch asphaltierten Straße glatt gewalzt werden kann. Das Verdichtungsfahrzeug 10 hat vorliegend zwei drehbare, kreiszylindrische Walzen 20, welche auf dem Untergrund abwälzen, um diesen zu glätten. Vorliegend ist nur die vordere Walze 20 mittels einer ersten Hydromaschine 21 angetrieben. Hierbei ist anzumerken, dass Fig. 1 eine außerordentliche einfache Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Verdichtungsfahrzeugs zeigt. Die vorliegende Erfindung spart jedoch dann besonders viele Kosten, wenn viele erste und zweite Hydromaschinen 21 ; 31 Verwendung finden, also beispielsweise wenn alle Walzen 20 angetrieben und gleichzeitig mit einer Vibrationseinheit 30 versehen sind. Das Verdichtungsfahrzeug kann dabei auch mehr als zwei Walzen 20 haben.
Vorliegend ist nur die hintere Walze 20 mit einer Vibrationseinheit 30 versehen. Mit der Vibrationseinheit 30 soll eine senkrecht zum Untergrund 11 wirkende, pulsierende Kraft auf die zugeordnete Walze 20 ausgeübt werden, so dass der Untergrund 11 besser verdichtet wird. Hierfür kann beispielsweise eine drehbar gelagerte Masse 33 Verwendung finden, deren Schwerpunkt abseits der Drehachse bzw. exzentrisch angeordnet ist. Diese Masse 33 steht mit einer zugeordneten zweiten Hydromaschine 31 in Drehantriebsverbindung.
Hinzuweisen ist noch auf die Versorgungsstelle 50 in Form einer Leitung 54, welche sich über wenigstens 50% der Länge des Verdichtungsfahrzeugs 10 in Fahrtrichtung 15 erstreckt. Damit können alle in Fig. 2 und 3 dargestellten Verbindungen zur ersten und zur zweiten Hydromaschine 21 ; 31 hergestellt werden. In der Leitung 54 herrscht trotzdem überall im Wesentlichen der gleiche Druck.
Fig. 2 zeigt einen Schaltplan des hydraulischen Antriebs des Verdichtungsfahrzeugs 10 nach Fig. 1. Der hydraulische Antrieb umfasst eine Versorgungsstelle 50 in Form einer langgestreckten Leitung 54. An diese sind die erste, die zweite und die dritte Hydromaschine 21 ; 31; 41 mit ihrer Hochdruckseite angeschlossen, wobei eine permanent offene, widerstandsarme Fluidaustauschverbindung vorhanden ist. In dieser Verbindung sind vorliegend keine Ventile, Drosseln oder dergleichen eingebaut, so dass der Hochdruck in den genannten Hydromaschinen 21; 31 ; 41 im Wesentlichen gleich dem Druck an der Versorgungsstelle 50 ist. Die erste, die zweite und die dritte Hydromaschine 21 ; 31; 41 sind jeweils als Axialkolbenmaschinen mit verstellbarem Verdrängungsvolumen ausgeführt. Die erste und die zweite Axialkolbenmaschine 21; 31 sind vorzugsweise in Schrägscheibenbauweise ausgeführt, wobei sie in der überwiegenden Betriebszeit als Motor betrieben werden. Sie sind vorzugsweise über das Verdrängungsvolumen Null hinweg verstellbar. Die dritte Hydromaschine 41 ist vorzugsweise in Schrägscheibenbauweise ausgeführt, wobei sie in der überwiegenden Zeit als Pumpe betrieben wird. Alle Hydromaschinen 21; 31 ; 41 sind mit einer Stellvorrichtung 13 ausgestattet, die so eingerichtet ist, dass sie das Verdrängungsvolumen der betreffenden Hydromaschine 21 ; 31; 41 im Wesentlichen proportional zu einem zugeordneten Stellsignal 14 verstellt. Es findet dementsprechend keine hydraulische Druck- und/oder Leistungsregelung an der Hydromaschine 21 ; 31; 41 selbst statt. Stattdessen wird der hydraulische Antrieb wie nachfolgend beschrieben geregelt, wobei vorzugsweise eine elektronische Regeleinrichtungen Verwendung finden.
Die dritte Hydromaschine 41 wird von einem zugeordneten Antriebsmotor 43 in Drehbewegung versetzt. Bei dem Antriebsmotor 43 handelt es sich vorzugsweise um einen Dieselmotor, wobei jede andere Motorbauart, insbesondere auch ein Elektromotor, zum Einsatz kommen kann. Der Antriebsmotor 43 läuft vorzugsweise mit einer fest vorgegebenen Drehrichtung. In der weit überwiegenden Betriebszeit fördert die dritte Hydromaschine 41 Druckfluid vom Tank 12 zur Versorgungsstelle 50, wobei sie als Pumpe arbeitet. Im Rahmen der erfindungsgemäßen Regelung kann es aber auch vorkommen, dass Druckfluid von der Versorgungsstelle 50 über die dritte Hydromaschine 41 zum Tank fließ, wobei die dritte Hydromaschine 41 als Motor arbeitet und so den Antriebsmotor 43 vorübergehend entlastet.
Die Niederdruckseiten der ersten der zweiten und der dritten Hydromaschine 21 ; 31 ; 41 sind jeweils an den Tank 12 angeschlossen, so dass sich ein offener hydraulischer Kreislauf ergibt. Auch diese Verbindungen zum Tank sind permanent und widerstandsarm offen, wobei dort vorzugsweise keine Ventile, Drosseln oder dergleichen angeordnet sind. Der gesamte hydraulische Antrieb kommt also grundsätzlich ganz ohne Ventile aus, wobei die gewünschte Bewegung allein durch Verstellung der Hubvolumina der Hydromaschinen 21 ; 31; 41 herbeigeführt wird.
Der Versorgungsstelle 50 ist vorliegend dennoch eine Ventileinheit 52 zugeordnet, welche zwischen die Versorgungsstelle 50 und einen optionalen Hydrospeicher 51 geschaltet ist. Mit dem Hydrospeicher 51 werden Spitzen im Leistungsbedarf, beispielsweise beim Beschleunigen des Vibrationsantriebs (Nr. 30 in Fig. 1), abgefangen, so dass diese den Antriebsmotor 43 nicht übermäßig belasten, so dass dieser nicht übermäßig groß ausgeführt werden muss. Weiter werden durch den Hydrospeicher 51 Druckspitzen an der Versorgungsstelle 50 abgefangen. Die Ventileinheit 52 bewirkt zunächst eine Anpassung eines hohen Drucks im Hydrospeicher 51 an einen niedrigeren Druck an der Versorgungsstelle 50, so dass der Hydrospeicher 51 entladen wird, wenn er ausreichend gefüllt ist. Weiter bewirkt sie, dass der Hydrospeicher 51 geladen wird, wenn der Druck in dessen Inneren kleiner als der Druck an der Versorgungsstelle 50 ist. Dabei wird vorzugsweise ein vorgegebener Lade-Volumenstrom nicht überschritten. Die Ventileinheit 52 kann rein hydro-mechanisch ausgeführt sein. Vorzugsweise ist sie elektrisch verstellbar, wobei sie von der elektronischen Steuervorrichtung 16 verstellt wird. Vorzugsweise ist der Hydrospeicher 51 mit einem (nicht dargestellten) Drucksensor versehen, welcher an die elektronische Steuervorrichtung 16 angeschlossen ist, so dass eine elektronische Regelung des Drucks im Hydrospeicher 51 stattfinden kann.
Mit dem ersten Regelkreis 60 wird an der Versorgungstelle 50 ein Druck eingeregelt, welcher gleich der Sollgröße 63 des ersten Regelkreises 60 ist. Diese Sollgröße 63 wird abhängig von der gewünschten Fahrgeschwindigkeit des Verdichtungsfahrzeugs und der gewünschten Vibrationsstärke des Vibrationsantriebs (Nr. 30 in Fig. 1) gewählt. Dabei wird die Sollgröße 63 des ersten Regelkreises 60 vorzugsweise so klein gewählt, dass der Verstellbereich der ersten und der zweiten Hydromaschine 21; 31 gerade noch sicher ausreicht, um die gewünschten Betriebsparameter (Fahrgeschwindigkeit, Vibrationsstärke) zu erreichen.
Der entsprechende erste Regler 64 ist vorliegend als PID-Regler ausgeführt, wobei auch ein PI- oder ein I-Regler zum Einsatz kommen kann. Der erste Regler 64 wird vorzugsweise von einer elektronischen Steuervorrichtung 16 implementiert, welche einen programmierbaren Digitalrechner umfasst. Dem ersten Regler 64 wird die Differenz aus der oben erläuterten Sollgröße 63 und der Istgröße 61 zugeführt, wobei an dessen Ausgang eine Stellgröße 62 anliegt, welche das Stellsignal 14 der dritten Hydromaschine 41 bildet. Die Istgröße 61 des ersten Regelkreises 60 ist der Messwert eine Drucksensors 53, welcher an die Versorgungsstelle 50 angeschlossen ist.
Fig. 3 zeigt die in Fig. 2 fehlende Ansteuerungsteuerung der zweiten Hydromaschine 31. Fig. 2 und 3 zeigen also zusammen einen einheitlichen hydraulischen Antrieb. Fig. 3 zeigt dabei die aufwändigste Variante der Ansteuerung, bei welcher mittels eines Kennfelds 80 eine Vorsteuerung vorgenommen wird, wobei der Vorsteuerung eine Regelung mit dem zweiten Regelkreis 70 überlagert ist. Es gibt Anwendungsfälle, bei denen die Vorsteuerung alleine, ohne den zweiten Regelkreis 70, ein ausreichend gutes Systemverhalten ergibt. Es gibt auch Anwendungsfälle, bei denen der zweite Regelkreis 70 alleine, ohne die Vorsteuerung, ein ausreichend gutes Systemverhalten ergibt.
Der zweite Regelkreis 70 umfasst einen zweiten Regler 74, der vorliegend als PID- Regler ausgeführt ist, wobei er auch als PI- oder als I-Regler ausgeführt sein kann. Dessen Eingang wird die Differenz aus der Istgröße 71 und der Sollgröße 73 zugeführt. Die Istgröße 71 wird vom Messwert des zweiten Drehzahlsensors 32, also von der Drehzahl der zweiten Hydromaschine 31 , gebildet. Die Sollgröße 73 entspricht der Drehzahl der zweiten Hydromaschine 31 , mit welcher die gewünschte Vibrationsstärke 81 erreicht wird. Wie bereits angedeutet, hat diese Regelung grundsätzlich ein integrales Regelverhalten, wobei sie in der Folge vergleichsweise träge auf Veränderungen der Sollgröße 73 reagiert. Diesem Problem kann mit der Vorsteuerung abgeholfen werden.
Die Vorsteuerung umfasst ein Kennfeld 80, welches als Eingangsgrößen die gewünschte Vibrationsstärke 81 und den Messwert des Drucksensors 53, also den Druck an der Versorgungsstelle, hat. Als Ausgangsgröße ergibt das Kennfeld 80 das an der zweiten Hydromaschine 31 einzustellende Verdrängungsvolumen an, mit dem beim aktuellen Druck an der Versorgungsstelle die gewünschte Vibrationsstärke 81 erreicht wird. Das Kennfeld 80 umfasst vorzugsweise eine entsprechende Wertetabelle, aus welcher höchst vorzugsweise Zwischenwerte durch Interpolation gewonnen werden. Diese Vorsteuerung berücksichtigt beispielsweise nicht, dass sich verändernde Umgebungstemperaturen ebenfalls auf die erforderliche Einstellung der zweiten Hydromaschine 31 auswirken. Diesem Problem wird durch den zweiten Regelkreis 70 begegnet.
Die Ausgangsgrößen des Kennfelds 80 und des zweiten Reglers 74 werden addiert, wodurch sich das Stellsignal 14 für die zweite Hydromaschine 31 ergibt. Man spricht hier auch von einer Überlagerung einer Vorsteuerung mit einer Regelung.
Fig. 4 zeigt eine alternative Verbindung der zweiten Hydromaschine 31 mit der Versorgungsstelle 50 und dem Tank 12. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 waren diese Verbindungen permanent offen. Die Ausführungsform nach Fig. 4 ist für Fälle gedacht, bei denen die Drehrichtung der zweiten Hydromaschine 31 umkehrbar sein soll, wobei zwecks Kosteneinsparung keine über das Verdrängungsvolumen Null hinweg verstellbare Hydromaschine zum Einsatz kommen soll.
Die zweite Hydromaschine 31 ist deshalb an ein Schaltventil 34 angeschlossen, welches als 4/3- Wegeventil ausgeführt ist. Das Schaltventil 43 hat also vier Anschlüsse und drei Schaltstellungen. Bei den Schaltstellungen handelt es sich um diskrete Schaltstellungen, wobei es im Wesentlichen keine Zwischenstellungen gibt, in denen sich die Öffnungsquerschnitte der verschiedenen Verbindungen stetig ändern.
Die mittlere Stellung ist eine Sperrstellung, in welcher sich die betreffende zweite Hydromaschine 31 nicht bewegen kann, weil sie hydraulisch eingespannt ist. Die Verbindungen zum Tank 12 und zur Versorgungsstelle 50 sind gesperrt. In der in Fig. 4 linken Stellung des Schaltventils 34 dreht sich die zweite Hydromaschine beispielsweise rechts herum, wobei sie sich in der in Fig. 4 rechten Stellung des Schaltventils 34 links herum dreht. Im Rahmen der Drehrichtungsumkehr ist vorzugsweise das Verdrängungsvolumen Null oder nahezu Null an der zweiten Hydromaschine 31 eingestellt, während das Schaltventil 34 verstellt wird. In den beiden äußeren Schaltstellungen sind also die Verbindungen zwischen dem zweiten Hydromotor 31 und dem Tank 12 bzw. der Versorgungsstelle 50 fortdauernd freigegeben. Eine stetige Verstellung der entsprechenden Öffnungsquerschnitte findet vorzugsweise nicht statt, während die Vibrationseinheit (Nr. 30 in Fig. 1) läuft. Es versteht sich, dass die erste Hydromaschine (Nr. 21 in Fig. 2) in analoger Weise mit einem analogen Schaltventil an die Versorgungsstelle 50 und den Tank 12 angeschlossen werden kann.
Bezugszeichen
10 Verdichtungsfahrzeug
11 Untergrund
12 Tank
13 Stellvorrichtung
14 Stellsignal
15 Fahrtrichtung
16 elektronische Steuervorrichtung
20 Walze
21 erste Hydromaschine
22 erster Drehzahlsensor
30 Vibrationseinheit
31 zweite Hydromaschine
32 zweiter Drehzahlsensor
33 exzentrische Masse
34 Schaltventil
41 dritte Hydromaschine
42 dritter Drehzahlsensor
43 Antriebsmotor
50 Versorgungsstelle
51 Hydrospeicher
52 Ventileinheit
53 Drucksensor
54 Leitung
60 erster Regelkreis
61 Istgröße des ersten Regelkreises
62 Stellgröße des ersten Regelkreises
63 Sollgröße des ersten Regelkreises
64 erster Regler 70 zweiter Regelkreis
71 Istgröße des zweiten Regelkreises
72 Stellgröße des zweiten Regelkreises 73 Sollgröße des zweiten Regelkreises
74 zweiter Regler
80 Kennfeld
81 gewünschte Vibrationsstärke

Claims

Ansprüche Verdichtungsfahrzeug (10) mit wenigstens einer Walze (20) zum dynamischen Verdichten eines Untergrundes (11), wobei das Verdichtungsfahrzug (10) mit wenigstens einer ersten Hydromaschine (21) in Fahrantriebsverbindung steht, wobei wenigstens einer Walze (20) eine Vibrationseinheit (30) zugeordnet ist, welche mit einer zugeordneten zweiten Hydromaschine (31) in Antriebsverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine erste, die wenigstens eine zweite und eine dritte Hydromaschine (21 ; 31 ; 41) hochdruckseitig jeweils an eine gemeinsame Versorgungsstelle (50) und niederdruckseitig an einen Tank (12) angeschlossen sind, so dass sie einen offenen hydraulischen Kreislauf bilden, wobei die genannte Verbindung zur Versorgungsstelle jeweils derart fortdauernd freigebbar ist, dass ein Hochdruck in der wenigstens einen ersten, in der wenigstens einen zweiten und in der dritten Hydromaschine (21 ; 31 ; 41) im Wesentlichen gleich dem Druck an der Versorgungsstelle (50) ist, wobei die wenigstens eine erste, die wenigstens eine zweite und die dritte Hydromaschine (21 ; 31 ; 41) jeweils ein verstellbares Verdrängungsvolumen haben, wobei ein Verdrängungsvolumen der wenigstens einen zweiten Hydromaschine (31) so einstellbar ist, dass sich die gewünschte Vibrationsstärke (81) ergibt, während die genannten Verbindungen zur Versorgungsstelle (50) freigegeben sind. Verdichtungsfahrzeug (10) nach Anspruch 1 , wobei ein Verdrängungsvolumen der wenigstens einen ersten Hydromaschine (21) so einstellbar ist, dass sich die gewünschte Fahrgeschwindigkeit ergibt, sodass die gewünschte Fahrgeschwindigkeit und Vibrationsstärke gleichzeitig erreicht werden können. Verdichtungsfahrzeug (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Drehrichtung der wenigstens einen ersten Hydromaschine (21) bei jeweils gleichbleibender Durchströmungsrichtung der betreffenden ersten Hydromaschine (21) durch Verstellung des betreffenden Verdrängungsvolumens umkehrbar ist. Verdichtungsfahrzeug (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Versorgungsstelle (50) an einen Hydrospeicher (51) angeschlossen ist. Verdichtungsfahrzeug (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zwei oder mehr Walzen (20) vorgesehen sind, welche jeweils mit einer eigenen ersten Hydromaschine (21) in Drehantriebsverbindung stehen, wobei alle ersten und alle zweiten Hydromaschinen (21 ; 31) an dieselbe Versorgungsstelle (50) und denselben Tank (12) angeschlossen sind. Verdichtungsfahrzeug (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Versorgungsstelle (50) an einen Drucksensor (53) angeschlossen ist, wobei das Verdrängungsvolumen zumindest einer zweiten Hydromaschine (31) abhängig vom mit dem Drucksensor (53) gemessenen Druck und abhängig von der gewünschten Vibrationsstärke (81) einstellbar ist. Verdichtungsfahrzeug (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Versorgungsstelle (50) an einen Drucksensor (53) angeschlossen ist, wobei das Verdrängungsvolumen der dritten Hydromaschine (41) abhängig von dem mit dem Drucksensor (53) gemessenen Druck einstellbar ist. Verdichtungsfahrzeug (10) nach Anspruch 7, wobei ein erster Regelkreis (60) vorgesehen ist, dessen Istgröße (61) der mit dem Drucksensor (53) gemessene Druck ist, wobei dessen Stellgröße (62) das Verdrängungsvolumen der dritten Hydromaschine (41) ist. Verdichtungsfahrzeug (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 8, wobei wenigstens einer zweiten Hydromaschine (31) ein zweiter Drehzahlsensor (32) zugeordnet ist, mittels dessen eine Drehzahl der betreffenden zweiten Hydromaschine (31) messbar ist, wobei ein zweiter Regelkreis (70) vorgesehen ist, dessen Istgröße (71) ein Messwert des zweiten Drehzahlsensors (32) ist, wobei dessen Stellgröße (72) das Verdrängungsvolumen der betreffenden zweiten Hydromaschine (31) ist. Verdichtungsfahrzeug (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Versorgungsstelle (50) von einer Leitung (54) gebildet wird, welche sich über wenigstens 50% der Länge des Verdichtungsfahrzeuges (10) in Fahrtrichtung (15) erstreckt. - 19 - Verdichtungsfahrzeug (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine erste Hydromaschine (21), die wenigstens eine zweite Hydromaschine (31) und/oder die dritte Hydromaschine (41) jeweils eine Stellvorrichtung (13) umfasst, die dazu eingerichtet ist, das Verdrängungsvolumen der betreffenden Hydromaschine (21 ; 31 ; 41) im Wesentlichen proportional zu einem Stellsignal (14) einzustellen. Verdichtungsfahrzeug (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei wenigstens einer ersten Hydromaschine (21) ein dritter Regelkreis zugeordnet ist, dessen Istgröße die Drehzahl der betreffenden ersten Hydromaschine (21) ist, wobei dessen Stellgröße das Verdrängungsvolumen der betreffenden ersten Hydromaschine (21) ist. Verfahren, wobei ein Verdichtungsfahrzeug (10) nach Anspruch 8 verwendet wird, wobei eine Sollgröße (63) des ersten Regelkreises (60) abhängig von der gewünschten Fahrgeschwindigkeit des Verdichtungsfahrzeugs (10) und/oder abhängig von der gewünschten Vibrationsstärke (81) gewählt wird.
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