JP5972351B2 - 特に自走式建設機械、特にコンパクタのための駆動システム - Google Patents

Description

本発明は特に自走式建設機械、特にコンパクタのための駆動システムであって、
−内燃機関を含む駆動ユニットと、
−前記駆動ユニットによって駆動可能な油圧ポンプを有する少なくとも一つの流体回路と、
−油圧ポンプ／モータ構成グループと少なくとも一つの圧力流体貯蔵装置とを有する油圧駆動支援ユニットと、を含む駆動システムに関しており、
前記油圧ポンプ／モータ構成グループは前記駆動ユニットまたは／および少なくとも一つの流体回路と駆動的に結合されているか、結合可能であり、前記油圧ポンプ／モータ構成グループは充填作動状態において、前記駆動ユニットまたは／および少なくとも一つの流体回路により、少なくとも一つの圧力流体貯蔵装置を充填するためのポンプとして作動可能であり、駆動支援作動状態において、少なくとも一つの流体回路の油圧ポンプのための駆動支援トルクを提供するためのモータとして作動可能である。

このような駆動システムは特許文献１からホイールローダとして形成された建設機械の駆動システムとして知られている。当該既知の駆動システムにおいて駆動ユニットは、トランスミッション装置を介して様々な流体回路と駆動的に結合されている。当該流体回路は、ホイールローダの駆動輪を駆動するために、駆動ユニットによって駆動可能な油圧トラクションポンプと、当該油圧トラクションポンプの作動時に流れる流体によって駆動される油圧トラクションモータと、を有する油圧トラクション回路を含んでいる。さらに一つもしくは複数の油圧作用回路が設けられている。当該油圧作用回路もそれぞれ、駆動ユニットによってトランスミッション装置を介して駆動可能な油圧作用ポンプを含んでいる。これらのポンプによって生み出される油圧によって、例えばピストン／シリンダユニットが作動され得、それによってホイールローダの作用作動時にショベルを動かす。当該駆動システムはさらに油圧駆動支援ユニットを含んでいる。当該油圧駆動支援ユニットは、駆動ユニットによってトランスミッション装置を介して駆動可能な油圧ポンプ／モータ構成グループを含んでおり、当該油圧ポンプ／モータ構成グループはポンプ作動時に圧力流体貯蔵装置を充填する、すなわち当該圧力流体貯蔵装置内に貯蔵されている流体の圧力を高める。前記油圧駆動支援ユニットの油圧ポンプ／モータ構成グループは、油圧モータとしても作動され得、それにより前記圧力流体貯蔵装置における圧力を逃がしながら、トルクを生じさせ、当該トルクはトランスミッション装置を介して、前記様々な流体回路に、すなわち前記油圧トラクション回路と前記単独もしくは複数の油圧作用回路とに供給され得る。前記油圧駆動支援ユニットはこれにより駆動支援トルクを供給し得る。

国際公開第２０１３／０７４１６４号

本発明の課題は、特に自走式建設機械、特にコンパクタのための駆動システムであって、油圧駆動支援ユニットのより効率的な利用を可能にする駆動システムを提供することである。

本発明により前記の課題は、特に自走式建設機械、特にコンパクタのための駆動システムであって、
−内燃機関を含む駆動ユニットと、
−前記駆動ユニットによって駆動可能な油圧ポンプを有する少なくとも一つの流体回路と、
−油圧ポンプ／モータ構成グループと少なくとも一つの圧力流体貯蔵装置とを有する油圧駆動支援ユニットと、を含む駆動システムであって、
前記油圧ポンプ／モータ構成グループは前記駆動ユニットまたは／および少なくとも一つの流体回路と駆動的に結合されているか、結合可能であり、前記油圧ポンプ／モータ構成グループは充填作動状態において、前記駆動ユニットまたは／および少なくとも一つの流体回路により、少なくとも一つの圧力流体貯蔵装置を充填するためのポンプとして作動可能であり、駆動支援作動状態において、少なくとも一つの流体回路の油圧ポンプのための駆動支援トルクを提供するためのモータとして作動可能である、駆動システムによって解決される。

このときさらに、前記油圧ポンプ／モータ構成グループは始動作動状態において、駆動ユニットを始動させるためのモータとして作動可能であるようになっている。

前記油圧ポンプ／モータ構成グループを、駆動ユニットを始動させるためのモータとして利用することにより、油圧駆動支援ユニットをさらなる作動状態、すなわち始動作動状態において利用する可能性がある。これにより、例えば駆動ユニットに配設されて一般に設けられている、電気的に作動すべきスタータのような他のシステム領域の負荷が除去される一方、例えばこのような駆動システムが実装された建設機械が一時的に駐車している間、駆動トルクを生じさせるために駆動ユニットが必要とされない場合、駆動ユニットを一時的に省エネルギー式に停止することができる。

圧力流体貯蔵装置に貯蔵されたエネルギーを、簡単な方法で駆動ユニットを始動させるために利用可能とするために、以下のことが提案される。すなわち、油圧駆動支援ユニットが、少なくとも一つの圧力流体貯蔵装置と油圧ポンプ／モータ構成グループとの間の流動接続を選択的に開放／遮断するための始動弁ユニットを、少なくとも圧力流体貯蔵装置から油圧ポンプ／モータ構成グループへの流れ方向において含んでいる。当該始動弁はすなわち、始動させるために必要な体積流量に対して特別に形成されていてよく、特に体積流量を確定的に調整もしくは制御するためにも形成されていてよく、それにより油圧ポンプ／モータ構成グループにより、始動作動状態において、駆動ユニットを始動させるために必要な駆動支援トルクのみが提供されることも保証する。

本発明に係る駆動システムにおいて、始動作動状態に対して、基本的に当該始動のために必要な体積流量への絞りを提供可能とするために、少なくとも一つの圧力貯蔵装置と始動弁ユニットとの間の流路において、または／および始動弁ユニットと油圧ポンプ／モータ構成グループとの間の流路において、流れ絞り機構が設けられていることが提案される。

駆動ユニットを始動させるために必要なトルクを確定的に調整することは、始動弁ユニットが比例弁を含んでいることにより、簡単な方法で実現され得る。

圧力流体を受容もしくは放出するために、圧力流体貯蔵装置を確定的にチャージもしくはディスチャージすることは、油圧駆動支援ユニットが、油圧ポンプ／モータ構成グループと少なくとも一つの圧力流体貯蔵装置との間の流動接続を選択的に開放／遮断するためのチャージ／ディスチャージ弁ユニットを、少なくとも圧力流体貯蔵装置から油圧ポンプ／モータ構成グループへの流れ方向において含んでおり、少なくとも一つの圧力流体貯蔵装置と流体貯蔵装置との間の流動接続を選択的に開放／遮断するための逃がし弁ユニットを、少なくとも圧力流体貯蔵装置から流体貯蔵装置への流れ方向において含んでいることにより実現され得る。

本発明に係る駆動システムの有利なさらなる構成では、特にエラー状態において生じる、油圧ポンプ／モータ構成グループに向かって圧力流体貯蔵装置を不確定的に空にすることが、例えば以下により回避され得る。すなわち、始動弁ユニットまたは／およびチャージ／ディスチャージ弁ユニットが流動接続を遮断する基本状態へとプレストレスをかけられている、または／および逃がし弁ユニットが流動接続を開放する基本状態へとプレストレスをかけられていることにより回避され得る。

油圧駆動支援ユニットは有利には開放型回路を含んでいる。さらに特に有利なさらなる構成においては、少なくとも一つの流体回路、好ましくは個々の流体回路と油圧駆動支援ユニットとの間に流体交換接続がない。これにより、このような流体回路を閉鎖型高圧回路として形成することが可能となる。

本発明はまた、本発明に応じて構成された駆動システムを含む自走式建設機械、特にコンパクタに関する。

本発明はさらに、特に自走式建設機械、特にコンパクタのための駆動システムを作動するための方法に関しており、当該駆動システムは内燃機関を含む駆動ユニットと、前記駆動ユニットによって駆動可能な油圧ポンプを有する少なくとも一つの流体回路と、油圧ポンプ／モータ構成グループと少なくとも一つの圧力流体貯蔵装置とを有する油圧駆動支援ユニットと、を含んでおり、前記油圧ポンプ／モータ構成グループは前記駆動ユニットまたは／および少なくとも一つの流体回路と駆動的に結合されているか、結合可能であり、前記油圧ポンプ／モータ構成グループは充填作動状態において、前記駆動ユニットまたは／および少なくとも一つの流体回路により、少なくとも一つの圧力流体貯蔵装置を充填するためのポンプとして作動可能であり、駆動支援作動状態において、少なくとも一つの流体回路の油圧ポンプのための駆動支援トルクを提供するためのモータとして作動可能であり、前記方法において前記油圧ポンプ／モータ構成グループは始動作動状態において前記駆動ユニットを始動させるためのモータとして作動される。

駆動ユニットは例えば、当該駆動ユニットの回転速度が閾値回転速度以下に低下するとき、または当該閾値回転速度を下回っているとき、好ましくは駆動ユニットのアイドリング回転速度の範囲にあるとき、作動を停止され得る。この状態は例えば、このような建設機械に設けられている運転レバーがニュートラル位置を超えてパーキング位置に移動されるときに開始され、それにより少なくとも一時的にトラクション運転もしくは作用運転が必要とされていないことが示唆される。

本発明に係る方法において、例えば運転レバーをパーキング位置からニュートラル位置に移動させることにより、駆動システムに対する作動要求が生じると、駆動システムは油圧ポンプ／モータ構成グループを始動作動状態において作動させ得、それにより駆動ユニットが始動され、再び駆動トルクを生じさせるために使用に供される。

本発明を以下に、添付の図面に関連させながら詳細に説明する。図面に示すのは以下の通りである。

自走式建設機械のための駆動システムの構成を原理的な表示で示す図である。 図１の駆動システムが応用され得る、自走式コンパクタとして形成されている建設機械を示す図である。

以下において、図１を参照して本発明に係る駆動システム１０を詳細に説明する前に、以下において図２を参照して、図１の駆動システム１０が組み込まれ得る建設機械１２の基本的構成を説明する。当該駆動システム１０は車両後部１４に駆動輪１６を含んでおり、当該駆動輪は駆動システム１０によって、コンパクタとして形成された建設機械１２を前進させるために、突き固めるべき地盤１８上で駆動され得る。車両後部１４にはさらに、運転室２０が設けられており、当該運転室内には建設機械１２を制御する人間が場所を占め、当該運転室から建設機械１２の様々な機能性が制御され得る。

コンパクタとして形成された建設機械１２を操縦するために車両後部１４と連結式に結合されている車両前部２２に、締固めローラ２４が設けられている。当該締固めローラ２４によって、地盤１８であって建設機械１２がその上で移動する地盤が圧縮される。この圧縮過程を所定のやり方で実施できるためには、締固めローラ２４にアンバランス質量装置が配設されていてよく、当該アンバランス質量装置は例えば締固めローラ２４内部に受容されていてよく、振動運動、すなわち締固めローラ２４の周期的な上下移動を生じさせるために、または／および振り子運動、すなわち締固めローラ２４の周方向における前後移動を生じさせるために、作動され得る。このためにも、以下においてさらに説明されるように、図１に示される駆動システム１０が用いられ得る。

図２においてコンパクタとして表示された建設機械１２は、当該建設機械の主要な特徴に関してのみ、および図１の駆動システム１０が応用され得る機械の一例としてのみ表示されている点を指摘しておきたい。例えばコンパクタとして形成する際、当該コンパクタは、駆動輪１６に代えて、その場合に例えば同様に図１の駆動システム１０によってコンパクタを前進させるために回転するように駆動すべき、さらなる締固めローラを有して形成されていてもよいであろう。建設機械１２はホイールローダ、ブルドーザ、掘削機などとして形成されていてもよいであろう。

図１の駆動システム１０は主エネルギー源として例えばディーゼルエンジンとして形成された駆動ユニット２６を含んでいる。当該駆動ユニット２６は例えばクラッチ装置、流体力学的トルクコンバータなどを介して、トランスミッション装置２８と駆動的に結合されているか、結合可能である。トランスミッション装置２８を介して、駆動ユニット２６により提供される駆動トルクは、様々なシステム領域に伝達もしくは分配され得る。

前記のシステム領域の一つは、油圧トラクション回路３０であって、当該油圧トラクション回路内に組み込まれた油圧トラクションポンプ３２を有する油圧トラクション回路を含んでいる。当該油圧トラクションポンプはトランスミッション装置２８と恒常的に結合されていてよく、または例えばクラッチ装置を介してトランスミッション装置２８と結合されているか、もしくは結合され得る。油圧トラクションポンプ３２を駆動する際、当該油圧トラクションポンプは油圧トラクション回路３０内の流体、例えば油圧オイルを循環させ、それにより図１に示されていない単独の油圧トラクションモータ、あるいは場合により複数の油圧トラクションモータが駆動され、それによりトルクが例えば建設機械１２の駆動輪１６に伝達され得る。ここで指摘すべき点は、例えば個々の駆動輪１６に対して、あるいは例えば建設機械の個々のクローラ・トラック・ユニットに対して、独自に構成され、かつ作用する油圧トラクション回路が設けられていてよいことである。

参照符号３４によってさらなる流体回路、すなわち油圧作用回路が示されている。当該油圧作用回路も油圧ポンプ、本図では油圧作用ポンプ３６を含んでいる。当該油圧作用ポンプ３６もトランスミッション装置２８と恒常的に結合されていてよく、または例えばクラッチ装置を介してトランスミッション装置２８と結合され得る。油圧作用ポンプ３６を駆動する際、当該油圧作用ポンプは油圧作用回路３４において、例えば油圧オイルの流体循環を生じさせる。油圧作用回路３４にも単独もしくは複数の油圧作用モータが設けられていてよく、当該油圧作用モータにより例えば締固めローラ２４におけるアンバランス質量装置が駆動され得る。

油圧ポンプ３２，３６は好ましくは吐出容量可変式に、例えばスワッシュプレートポンプとして形成されていてよいことを指摘すべきである。それによってこのようなやり方で、高圧回路として形成された流体回路３０，３４における流体循環およびそれとともに当該流体回路内にも伝達可能であるトルクを調整できる。

駆動システム１０はさらに、一般的に３８によって表された油圧駆動支援ユニットを含んでいる。当該油圧駆動支援ユニットは油圧ポンプ／モータ構成グループ４０を含んでおり、当該油圧ポンプ／モータ構成グループはトランスミッション装置２８と恒常的に結合されていてよく、または例えばクラッチ装置を介してトランスミッション装置２８と結合されているか、または結合可能であり、このようなやり方でトランスミッション装置２８と、かつ当該トランスミッション装置を介して駆動ユニット２６もしくは流体回路３０，３４、特に当該流体回路の油圧ポンプ３２，３６と駆動的に結合されている。油圧ポンプ／モータ構成グループ４０は、当該油圧ポンプ／モータ構成グループがポンプとして作動可能である作動状態と、当該油圧ポンプ／モータ構成グループがモータとして作動可能である作動状態との間で切り替え可能である。好ましくは当該構成グループもスワッシュプレートユニットとして構成されている。

図１において油圧駆動支援ユニット３８と駆動ユニット２６とは互いに平行に、トランスミッション装置２８を介して様々な流体回路３０，３４と結合されているか、結合可能であることが認められる。これにより以下においてより詳しく説明される、例えば駆動ユニット２６と流体回路３０，３４との直接的なトルク交換が可能となり、油圧駆動支援ユニット３８と流体回路３０，３４との直接的なトルク交換も可能となる。

油圧駆動支援ユニット３８はさらに、圧力流体貯蔵装置４２を含んでおり、当該圧力流体貯蔵装置は油圧ポンプ／モータ構成グループ４０がポンプとして作動することにより、充填され得る。このために油圧ポンプ／モータ構成グループ４０は流体、例えば油圧オイルを、好ましくは与圧されていない流体貯蔵装置４４から圧力流体貯蔵装置４２に向かって搬送し得る。

油圧ポンプ／モータ構成グループ４０から圧力流体貯蔵装置４２に通じる導管４６内にチャージ／ディスチャージ弁ユニット４８が設けられている。例えば電気的励起によって調整される当該チャージ／ディスチャージ弁ユニット４８は、例えばプレストレスをかけられたバネなどにより、図１に示されている基本状態へとプレストレスをかけられており、当該基本状態においてチャージ／ディスチャージ弁ユニットは油圧ポンプ／モータ構成グループ４０と圧力流体貯蔵装置４２との流動接続を遮断する。このときチャージ／ディスチャージ弁ユニット４８は、当該チャージ／ディスチャージ弁ユニットが当該状態において逆止弁として有効であるように形成されていてよく、当該逆止弁は油圧ポンプ／モータ構成グループ４０から圧力流体貯蔵装置４２への流体流れは許容するが、逆方向の流体流れは抑制する。例えばチャージ／ディスチャージ弁ユニット４８の電気的励起により、当該チャージ／ディスチャージ弁ユニットは当該チャージ／ディスチャージ弁ユニットの開放状態にされ、当該開放状態において圧力流体貯蔵装置４２と油圧ポンプ／モータ構成グループ４０との流動接続は開放されている。

圧力流体貯蔵装置４２とチャージ／ディスチャージ弁ユニット４８との間にある導管４６の部分５０から、流体貯蔵装置４４に通じる導管５２が分岐している。当該導管５２は基本的に圧力流体貯蔵装置４２と流体貯蔵装置４４とを接続している。導管５２内には三つの弁ユニット５４，５６，５８が互いに平行に設けられている。弁ユニット５４は例えば電気的に励起可能な逃がし弁ユニット５４であり、当該逃がし弁ユニットは例えばバネのプレストレスによって基本状態へとプレストレスをかけられており、当該基本状態において逃がし弁ユニットは圧力流体貯蔵装置４２と流体貯蔵装置４４との流動接続を開放する。逃がし弁ユニット５４を例えば電気的励起によって作動させる際、当該逃がし弁ユニットは、圧力流体貯蔵装置４２と流体貯蔵装置４４との流動接続を遮断する当該逃がし弁ユニットの状態に切り替えられる。このとき、逃がし弁ユニット５４は、当該逃がし弁ユニットが当該状態において逆止弁として有効であるように形成されていてよく、当該逆止弁は流体貯蔵装置４４から圧力流体貯蔵装置４２に向かう流体流れは基本的に許容するが、逆方向の流体流れは抑制する。

逃がし弁ユニット５４に対して平行に、手動式逃がし弁ユニット５６が設けられている。当該手動式逃がし弁ユニットは、手動式動作により、圧力流体貯蔵装置４２と流体貯蔵装置４４との流動接続を開放する当該手動式逃がし弁ユニットの状態にされ得る。

弁ユニット５４，５６に対して平行に、導管５２内には過負荷弁ユニット５８が設けられており、当該過負荷弁ユニットは、圧力流体貯蔵装置４２において、もしくは導管４６の部分５０において流体圧力が所定の圧力限界を上回るとき、流体貯蔵装置４４に対する圧力流体貯蔵装置４２の放出を許容する。例えば圧力流体貯蔵装置４２における最大充填時に、約３００ｂａｒの流体圧力が支配的であるように行われてよい。このような設計において過負荷弁ユニット５８は、圧力流体貯蔵装置４２において３００ｂａｒの圧力を上回る圧力であるとき、圧力流体貯蔵装置４２における流体圧力が再び当該限界値以下に低下するまで、当該過負荷弁ユニットが圧力流体貯蔵装置４２と流体貯蔵装置４４との流動接続を生じさせる大きさであってよい。

油圧駆動支援ユニット３８はさらに循環弁ユニット６０を含んでいる。当該循環弁ユニットは流路において油圧ポンプ／モータ構成グループ４０と流体貯蔵装置４４の間に設けられており、油圧ポンプ／モータ構成グループ４０とチャージ／ディスチャージ弁ユニット４８との間にある導管４６の部分６２から分岐している。循環弁ユニット６０は基本的に、油圧ポンプ／モータ構成グループ４０と流体貯蔵装置４４との間に流動接続がある状態へと、プレストレスをかけられている。例えば電気的励起により、当該循環弁ユニット６０は前記の流動接続が遮断されている状態にされ得る。当該状態において循環弁ユニット６０は逆止弁として有効であり得、当該逆止弁は油圧ポンプ／モータ構成グループ４０から流体貯蔵装置４４への流れを抑制するが、他の方向の流れは開放する。

循環弁ユニット６０は、チャージ／ディスチャージ弁ユニット４８が遮断位置に配置されており、流体貯蔵装置４４から出て流体貯蔵装置４４に戻る流体循環を行うべきであって、その際、圧力流体貯蔵装置４２をさらに充填しない場合、油圧ポンプ／モータ構成グループ４０と流体貯蔵装置４４との間に流動接続を作り出すために用いられ得る。これは油圧ポンプ／モータ構成グループ４０を通過する最小の流体流れを維持し、それによって当該構成グループの領域内で発生する熱を排出するために好適であり得る。

循環弁ユニット６０に対して平行にさらに、過負荷弁ユニット６４が設けられており、当該過負荷弁ユニットは、当該過負荷弁ユニットが最大充填圧力を超える圧力限界にあるとき、例えば約３３０ｂａｒの圧力限界にあるとき、流体貯蔵装置４４への流動接続を開放する大きさであってよく、それによって特に導管４６の領域内で過度な圧力増大が生じることを回避する。

循環弁ユニット６０に対して、かつ過負荷弁ユニット６４に対して平行にさらに、逆止弁６６が設けられている。当該逆止弁は、当該逆止弁が流体貯蔵装置４４から導管４６、特に当該導管の部分６２への流れは許容するが、他の方向における流れは抑制するように形成されており、それによってこのような方法で導管４６の領域内で負圧が生じることを防止する。

電気的励起か、手動操作のいずれかによって調整されるとともに、流体貯蔵装置４４への流路を開放する全ての弁ユニット、すなわち逃がし弁ユニット５４、手動式逃がし弁ユニット５６、循環弁ユニット６０の全ての弁ユニットに対して、流れ絞り機構６８，７０，７２が設けられており、当該流れ絞り機構は特に圧力流体貯蔵装置４２と流体貯蔵装置４４との間に非常に大きな圧力差が存在する場合、流体貯蔵装置４４への流体流れの絞りを生じさせる。

駆動支援ユニット３８はさらに始動弁ユニット７４を含んでおり、当該始動弁ユニットはチャージ／ディスチャージ弁ユニット４８を迂回するバイパス流路７６に設けられている。当該バイパス流路は導管４６の部分６２もしくは５０に出口を有している。圧力流体貯蔵装置４２から油圧ポンプ／モータ構成グループ４０への流れ方向において始動弁ユニット７４の上流、すなわち前段に、流れ絞り機構７８が設けられている。

始動弁ユニット７４は例えばバイパス流路７６を遮断する基本状態へとプレストレスをかけられていてよく、当該基本状態において前記始動弁ユニットは、逆止弁として有効であるとともに、油圧ポンプ／モータ構成グループ４０から圧力流体貯蔵装置４２への流れは許容するが、他の方向における流れは抑制するように形成されていてよい。例えば電気的励起により始動弁ユニット７４は、圧力流体貯蔵装置４２から油圧ポンプ／モータ構成グループ４０への流動接続を開放する状態にされ得る。このとき始動弁ユニット７４は好ましくは、当該始動弁ユニットが変更可能、好ましくは制御可能な体積流量を提供でき、それにより、このような方法で油圧ポンプ／モータ構成グループ４０へと導かれる体積流量を相応に変更することができるように形成されている。始動弁ユニット７４は例えば比例弁として形成されていてよい。付加的にバイパス流路７６において始動弁ユニット７４の前段に設けられている流れ絞り機構７８は、低減された体積流量のみが圧力流体貯蔵装置４２から始動弁ユニット７４へと流れ得るようにし、それにより圧力流体貯蔵装置４２から基本的に放出可能な体積流量に関して、すでに低減された体積流量が始動弁ユニット７４を介して調整され得、それにより始動作動状態において油圧ポンプ／モータ構成グループ４０へと導かれる体積流量を、油圧ポンプ／モータ構成グループ４０のモータ作動時に、トランスミッション装置２８を介して、駆動ユニット２６のための始動トルクとして有効な駆動支援トルクを提供するために用いる。

上記の駆動システム１０においては、油圧駆動支援ユニット３８と、建設機械１２の作動のために必要な流体回路３０，３４との間に流体交換接続は存在しない。油圧駆動支援ユニット３８は流体回路３０，３４と、駆動的にのみ、すなわち機械的に結合されており、すなわち、トランスミッション装置２８を介して結合されている。これにより油圧駆動支援ユニット３８を開放型回路、すなわち低圧回路として形成することができ、一方で流体回路３０，３４は閉鎖型回路、すなわち高圧回路として形成されていてよい。

図１に示された駆動システム１０は様々な作動モードで作用し得る。図１に示す状態においては、油圧駆動支援ユニット３８の接続は、圧力流体貯蔵装置４２が流体貯蔵装置４４と接続されている、すなわち、圧力流体貯蔵装置内に場合によって形成されている圧力が減圧され得る、もしくは圧力が高められないように行われている。これは駆動システム１０が作動されていないときに取られ得る状態である。

例えば図２に示されるコンパクタを前進させるため、およびその際にまた、締固めローラ２４の振動運動または／および振り子運動を利用しながら、地盤１８を固めるために、駆動システム１０が作動されるべきとき、チャージ／ディスチャージ弁ユニット４８が励起され、それによって当該チャージ／ディスチャージ弁ユニットは、圧力流体貯蔵装置４２と油圧ポンプ／モータ構成グループ４０との接続を生じさせる状態になる。同時に逃がし弁ユニット５４と循環弁ユニット６０も作動開始もしくは励起され、それにより当該逃がし弁ユニットと循環弁ユニットを、逃がし弁ユニットと循環弁ユニットの遮断状態にする。当該状態において駆動ユニット２６は、トランスミッション装置２８を介して二つの油圧ポンプ３２，３６を、トラクション駆動と、アンバランス質量装置の駆動のために、駆動することができる。さらに油圧ポンプ／モータ構成グループ４０が駆動され、それにより当該油圧ポンプ／モータ構成グループはポンプとして作用しながら、流体を流体貯蔵装置４４から圧力流体貯蔵装置４２内に搬送する。この状態は、圧力流体貯蔵装置４２が充填限界に達するまで保持され得、当該充填限界は例えば最大充填の８５％であってよい。従って最大充填圧力が約３００ｂａｒであるとき、充填限界は約２５５ｂａｒの充填圧力に相当する。

この状態が達成されると、油圧ポンプ／モータ構成グループ４０は、吐出し出力が減少された状態になるが、さらにポンプ作動で運転され得、それによってたとえば圧力流体貯蔵装置４２からの漏損の分だけ、当該圧力流体貯蔵装置を特に流体貯蔵装置４４に向かって遮断する弁ユニットを介して補償し、ほぼ充填限界に相当する圧力が維持され続けるように計らう。

建設機械１２の作動中に、例えば当該建設機械が減速されるべきであるか、あるいはアンバランス質量装置の作動が調整されるべきであるという理由により、エネルギーが自由になるとき、流体回路３０，３４において、トルク伝達方向の逆転が生じ、それにより一時的に油圧ポンプ３２，３６は、図に示されていない個々の油圧モータによって作り出される流体流れによって駆動された状態で、モータとして有効であり、トランスミッション装置２８にトルクを導入する。このトルクはトランスミッション装置２８を介して油圧ポンプ／モータ構成グループ４０内に導かれ得、当該油圧ポンプ／モータ構成グループはその後再びポンプとして用いられ得、それにより圧力流体貯蔵装置４２内の圧力を、例えば最大充填圧力が達成されるまで、さらに増大させる。このために油圧ポンプ／モータ構成グループ４０は、吐出し出力が増大された状態にされ、それにより圧力流体貯蔵装置４２において必要な、もしくは所望の圧力増大が実現される。この過程は圧力流体貯蔵装置４２の最大充填、すなわち例えば３００ｂａｒの最大充填圧力が達成されるまで続けられるか、もしくは繰返され得る。圧力流体貯蔵装置の最大充填圧力が達成されると、油圧ポンプ／モータ構成グループ４０は再び吐出し出力もしくは供給量が減少された状態に調整され得、それにより、圧力流体貯蔵装置４２において、少なくとも一つのエネルギー回収過程を利用しながら最大充填圧力に高められた圧力が維持され続けるように配慮される。

上記のエネルギー回収作動は、二つの流体回路３０，３４の一つからしかエネルギー回収が可能でない場合にも、圧力流体貯蔵装置４２をさらに充填するために用いられ得る。さらにこの状態においても駆動ユニット２６は、付加的なトルクをトランスミッション装置２８に導入するために、なおも用いられ得るが、それは特にエネルギー回収作動への移行はされ得るが、同時に圧力流体貯蔵装置４２が、最大充填の例えば約８５％である充填限界の状態にまだ達していない場合である。

特にエネルギー回収作動において、トランスミッション装置２８を介して流体回路３０，３４と油圧駆動支援ユニット３８との間に直接的な接続があることは、特に有利であり、それによりエネルギー回収作動において自由にされたエネルギーは、例えば駆動ユニット２６を介してガイドされずに、油圧駆動支援ユニット３８に向かってガイドされ得る。

二つの流体回路３０，３４のうち一つまたは二つの領域において、例えば建設機械１２が一時的に比較的高い傾斜を乗り越えるべきであるか、または縁石の端やその他の障害物を越えて移動されるべきであるという理由から、高いトルクの要求があるとき、圧力流体貯蔵装置４２に貯蔵されたエネルギーが用いられ得、それにより油圧ポンプ／モータ構成グループ４０をモータとして作動させる際、駆動支援トルクをトランスミッション装置２８に導入し、トランスミッション装置２８を介して当該駆動支援トルクを流体回路３０，３４のうち一つまたは二つへと導き、すなわち、個々の油圧ポンプ３２もしくは３６の支援的な駆動のために用いる。この状態において例えば駆動ユニット２６も、当該駆動ユニットが提供可能な最大駆動トルクを供給できるように作動され得、それにより駆動ユニット２６の駆動トルク、例えば当該駆動ユニットの最大駆動トルクと、油圧駆動支援ユニット３８の駆動支援トルクとから成る全駆動トルクは、トランスミッション装置２８を介して流体回路３０，３４へと導かれる。この状態を達成するために、チャージ／ディスチャージ弁ユニット４８は当該チャージ／ディスチャージ弁ユニットの開放状態にされ、それにより圧力流体貯蔵装置４２は油圧ポンプ／モータ構成グループ４０を介して流体貯蔵装置４４に向かって空になり得る。この駆動支援作動状態において油圧駆動支援ユニット３８によって提供可能なトルクは、モータ作動における油圧ポンプ／モータ構成グループ４０を相応に調整することにより変化させられ得る。

駆動システム１０が実装された建設機械１２が一時的に使用されないが、完全に停止されるべきではない場合、駆動ユニット２６に対して発進停止作動が設けられていてよく、当該発進停止作動において駆動ユニット２６は一時的に停止される。これは例えば、以下の場合に当てはまる。すなわち、建設機械１２の運転レバーがニュートラル位置を超えてパーキング位置に移動され、それにより駆動ユニット２６の回転速度がアイドリング回転速度へと低下する一方、意図せずに転がってゆくことを防止するためにパーキングブレーキ装置が作動される結果となる場合である。例えばこの状態への移行後、所定の時間間隔、すなわちパーキング位置が作動された後、駆動ユニット２６は自動的に停止され得る。その理由は、この状態において直接的にトルクの要求が生じることはないであろうとの前提である。この状態において圧力流体貯蔵装置４２は基本的に遮断されており、これは圧力流体貯蔵装置４２を、流体貯蔵装置４４、または油圧ポンプ／モータ構成グループ４０のいずれかと接続している全ての導管４６，５２が、当該導管内にそれぞれ設けられている弁ユニットもしくは弁によって遮断されていることを意味する。圧力流体貯蔵装置４２はこの状態で充填されており、それにより当該圧力流体貯蔵装置内に含まれている圧力流体は駆動支援トルクを発生させるために用いられ得る。

前記の状態を起点として、例えば建設機械１２の運転レバーをパーキング位置からニュートラル位置であって、当該ニュートラル位置からその後、例えば前進位置または後進位置が取られ得るニュートラル位置に移動させることにより、作動要求が生じると、油圧駆動支援ユニット３８は始動作動状態において作動される。そのために弁ユニット４８，５４，５６，６０は当該弁ユニットの遮断状態にとどまり、始動弁ユニット７４は当該始動弁ユニットの開放状態に切り替えられ、それにより圧力流体貯蔵装置４２内に含まれている圧力流体の体積流量は、油圧ポンプ／モータ構成グループ４０に向かって流れる。油圧ポンプ／モータ構成グループはこの状態においてモータとして作動され、しかも始動弁ユニット７４を介して流れて来る体積流量によって、駆動ユニット２６が始動され得るような駆動支援トルクが生じさせられるように作動される。駆動ユニット２６が再び作動されているとき、始動弁ユニット７４は再び当該始動弁ユニットの遮断状態にされ得、油圧ポンプ／モータ構成グループ４０は例えば再びポンプ作動において作動され得、それにより必要な場合は圧力流体貯蔵装置４２を再び充填し、あるいは油圧ポンプ／モータ構成グループは駆動支援状態で作動され得、それにより例えば、建設機械１２を始動させる際、または油圧作用回路３４の作動を開始する際、高いトルク要求があるとき、モータとして作動され、駆動支援トルクを提供する。

駆動システム１０の構成は、駆動ユニット２６を前記の提供可能な最大駆動トルクに関して、当該最大駆動トルクが、建設機械１２の作動中に生じる最大の要求トルクよりも小さいように設計することを可能にする。このようなトルク要求がなされる状態においては、油圧駆動支援ユニット３８が駆動支援トルクを提供し得るので、要求されたトルクに相当する駆動トルク全体を流体回路３０，３４に導入することが可能であり、それによって建設機械１２を好適に作動することができる。

駆動ユニット２６をこのように、最大駆動トルクが比較的小さい状態で設計することにより、一般的に小さい構成で、効率的なエネルギー利用が保証され、当該効率的なエネルギー利用においては特に、建設機械１２の様々な状態において自由になるエネルギーが利用され得、それにより圧力流体貯蔵装置４２を充填する。

図１に示される駆動システムは特に、油圧駆動支援ユニットの構成に関して、極めて多様な方法で変化させられ得ることを指摘しておく。すなわち当然ながら、例えば平行に接続された圧力流体貯蔵装置が複数設けられていてよいであろう。様々な弁もしくは弁ユニットはそれぞれ、別個に構成されるとともに導管を介して互いに接続された構成グループとして設けられていてもよく、あるいは一つの弁ブロックに統合されていてもよい。これは、コンパクトでありながら高い動作安全性を有して作用する構成に寄与する。

さらに例えば様々な油圧ポンプも、油圧ポンプ／モータ構成グループも、トランスミッション装置と恒常的に、すなわち、トルク流れを中断するクラッチ装置などを介さずに、結合されていてよい。例えばスワッシュプレートユニットとして形成されているポンプもしくは構成グループを調整することにより、その後トルク要求もしくは流体供給量もしくは吐出し出力は変化させられ得る。個々の流体回路もしくは油圧駆動支援ユニットが作動されてはいけない場合、油圧ポンプもしくは油圧ポンプ／モータ構成グループはニュートラル状態に切り替えられ得る。

油圧駆動支援ユニット３８を始動作動状態において作動させる上記の態様は、特に好適な方法で、油圧駆動支援ユニット３８を循環作動状態において作動させる、同様に上記された態様と組み合わせられ得る。当該循環作動状態において油圧ポンプ／モータ構成グループ４０により、流体は流体貯蔵装置４４から循環弁ユニット６０を介して、流体貯蔵装置４４に戻るようにガイドされ、それにより油圧ポンプ／モータ構成グループ４０に対する冷却効果が生じる。油圧駆動支援ユニット３８を始動作動状態において作動させる上記の態様は、同程度に代替的または付加的に、駆動ユニット２６を以下のように構成する上記の態様と好適に組み合わせられ得る。すなわち、駆動ユニットによって提供可能な最大駆動トルクが、作動中に生じる最大の要求トルクよりも小さく、このような状態において油圧駆動支援ユニット３８によって提供可能な駆動支援トルクが用いられ得、それにより駆動ユニット２６によって提供される駆動トルクと結びつけてトルク全体を提供し、当該トルク全体は最大のトルクが要求される状態においても、駆動システム１０を要求されたやり方で作動させ得るのに十分である。

１０ 駆動システム
１２ 建設機械
１４ 車両後部
１６ 駆動輪
１８ 地盤
２０ 運転室
２２ 車両前部
２４ 締固めローラ
２６ 駆動ユニット
２８ トランスミッション装置
３０ 油圧トラクション回路
３２ 油圧トラクションポンプ
３４ 油圧作用回路
３６ 油圧作用ポンプ
３８ 油圧駆動支援ユニット
４０ 油圧ポンプ／モータ構成グループ
４２ 圧力流体貯蔵装置
４４ 流体貯蔵装置
４６ 導管
４８ チャージ／ディスチャージ弁ユニット
５０ 部分
５２ 導管
５４ 逃がし弁ユニット
５６ 手動式逃がし弁ユニット
５８ 過負荷弁ユニット
６０ 循環弁ユニット
６２ 導管
６４ 過負荷弁ユニット
６６ 逆止弁
６８ 流れ絞り機構
７０ 流れ絞り機構
７２ 流れ絞り機構
７４ 始動弁ユニット
７６ バイパス流路
７８ 流れ絞り機構

Claims (12)

1. 特に自走式建設機械、特にコンパクタのための駆動システムであって、
   − 内燃機関を含む駆動ユニット（２６）と、
   − 前記駆動ユニット（２６）によって駆動可能な油圧ポンプ（３２，３６）を有する少なくとも一つの流体回路（３０，３４）と、
   − 油圧ポンプ／モータ構成グループ（４０）と少なくとも一つの圧力流体貯蔵装置（４２）とを有する油圧駆動支援ユニット（３８）と、を含む駆動システムであり、
   前記油圧ポンプ／モータ構成グループ（４０）は前記駆動ユニット（２６）または／および少なくとも一つの流体回路（３０，３４）と駆動的に結合されているか、結合可能であり、前記油圧ポンプ／モータ構成グループ（４０）は充填作動状態において、前記駆動ユニット（２６）または／および少なくとも一つの流体回路（３０，３４）により、少なくとも一つの圧力流体貯蔵装置（４２）を充填するためのポンプとして作動可能であり、駆動支援作動状態において、少なくとも一つの流体回路（３０，３４）の前記油圧ポンプ（３２，３６）のための駆動支援トルクを提供するためのモータとして作動可能であり、
   前記油圧駆動支援ユニット（３８）は、前記油圧ポンプ／モータ構成グループ（４０）と少なくとも一つの圧力流体貯蔵装置（４２）との間の流動接続を選択的に開放／遮断するためのチャージ／ディスチャージ弁ユニット（４８）を、少なくとも前記圧力流体貯蔵装置（４２）から前記油圧ポンプ／モータ構成グループ（４０）への流れ方向において含んでいる駆動システムにおいて、
   前記油圧ポンプ／モータ構成グループ（４０）は始動作動状態において、前記駆動ユニット（２６）を始動させるためのモータとして作動可能であり、前記油圧駆動支援ユニット（３８）が、少なくとも一つの圧力流体貯蔵装置（４２）と前記油圧ポンプ／モータ構成グループ（４０）との間の流動接続を選択的に開放／遮断するための始動弁ユニット（７４）を、少なくとも前記圧力流体貯蔵装置（４２）から前記油圧ポンプ／モータ構成グループ（４０）への流れ方向において含んでおり、
   前記始動弁ユニット（７４）はチャージ／ディスチャージ弁ユニット（４８）を迂回するバイパス流路（７６）に設けられていることを特徴とする駆動システム。
2. 前記少なくとも一つの圧力流体貯蔵装置（４２）と前記始動弁ユニット（７４）との間の流路において、または／および前記始動弁ユニット（７４）と前記油圧ポンプ／モータ構成グループ（４０）との間の流路において、流れ絞り機構（７８）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の駆動システム。
3. 前記始動弁ユニット（７４）は比例弁を含んでいることを特徴とする請求項１または２に記載の駆動システム。
4. 前記油圧駆動支援ユニット（３８）は、少なくとも一つの圧力流体貯蔵装置（４２）と流体貯蔵装置（４４）との間の流動接続を選択的に開放／遮断するための逃がし弁ユニット（５４）を、少なくとも前記圧力流体貯蔵装置（４２）から前記流体貯蔵装置（４４）への流れ方向において含んでいることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の駆動システム。
5. 前記逃がし弁ユニット（５４）が流動接続を開放する基本状態へとプレストレスをかけられていることを特徴とする請求項４に記載の駆動システム。
6. 前記始動弁ユニット（７４）または／および前記チャージ／ディスチャージ弁ユニット（４８）が流動接続を遮断する基本状態へとプレストレスをかけられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の駆動システム。
7. 前記油圧駆動支援ユニット（３８）は開放型回路を含んでいることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の駆動システム。
8. 少なくとも一つの流体回路（３０，３４）、好ましくは個々の流体回路（３０，３４）と前記油圧駆動支援ユニット（３８）との間に流体交換接続がないことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の駆動システム。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の駆動システムを含む自走式建設機械、特にコンパクタ。
10. 特に自走式建設機械、特にコンパクタのための請求項１から８のいずれか一項に記載の駆動システムを作動させるための方法であって、
    当該方法において、前記油圧ポンプ／モータ構成グループ（４０）は始動作動状態において、前記駆動ユニット（２６）を始動させるためのモータとして作動され、
    駆動支援作動状態において、前記始動弁ユニット（７４）は流動接続を遮断する遮断状態に切り換えられており、前記チャージ／ディスチャージ弁ユニット（４８）は流動接続を開放する開放状態に切り替えられており、
    始動作動状態において、前記始動弁ユニット（７４）は流動接続を開放する開放状態に切り替えられており、前記チャージ／ディスチャージ弁ユニット（４８）は流動接続を遮断する遮断状態に切り換えられている、方法。
11. 前記駆動ユニット（２６）は、当該駆動ユニット（２６）の回転速度が閾値回転速度を下回っているとき、好ましくは当該駆動ユニット（２６）のアイドリング回転速度の範囲にあるとき、作動を停止されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記駆動システムに対する作動要求が生じた後、前記油圧ポンプ／モータ構成グループ（４０）は始動作動状態において作動されることを特徴とする請求項１０または１１に記載の方法。

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