JP5982456B2 - 特に自走式建設機械特にソイルコンパクターのための駆動システム - Google Patents

Description

本願発明は、特に自走式建設機械特にソイルコンパクターのための駆動システムであって、
‐駆動アセンブリと、
‐駆動アセンブリによって駆動可能な油圧ポンプを有する少なくとも１つの油圧回路と、
‐油圧ポンプ／モータ組立体と少なくとも１つの圧力流体貯蔵器とを有する油圧式駆動補助ユニットであって、油圧ポンプ／モータ組立体は、駆動アセンブリおよび／または少なくとも１つの油圧回路と駆動式に連結されているかまたは連結可能であり、油圧ポンプ／モータ組立体はチャージ運転状態において、駆動アセンブリおよび／または少なくとも１つの油圧回路によって、少なくとも１つの圧力流体貯蔵器をチャージするためのポンプとして運転可能であり、かつ駆動補助運転状態において、少なくとも１つの油圧回路の油圧ポンプのための駆動補助トルクを提供するためのモータとして運転可能である油圧式駆動補助ユニットと、
を備える駆動システムに関する。

そのような駆動システムは、ホイールローダーとして形成された建設機械の駆動システムとして、特許文献１から知られている。この周知の駆動システムでは、駆動アセンブリは、ギア構造体を介して様々な油圧回路と駆動式に連結されている。これらの油圧回路は、駆動アセンブリによって駆動可能な油圧走行ポンプと、流れる流体によって当該油圧走行ポンプの運転時に駆動される、ホイールローダーの駆動車輪を駆動するための油圧走行モータとを有する油圧走行回路と、を備える。さらに、１つもしくは複数の油圧作業回路が備わっている。これらも、駆動アセンブリによってギア構造体を介して駆動可能なそれぞれ１つの油圧作業ポンプを備える。これらのポンプによって生み出される油圧によって、ホイールローダーの作業運転時にショベルを動かすために、たとえばピストン／シリンダユニットを始動させることができる。この駆動システムはさらに、油圧式駆動補助ユニットを備える。この油圧式駆動補助ユニットは、駆動アセンブリによってギア構造体を介して駆動可能な油圧ポンプ／モータ組立体を備え、当該油圧ポンプ／モータ組立体はポンプ運転時に圧力流体貯蔵器をチャージする、つまりその中に貯蔵されている流体の圧力を高める。この油圧式駆動補助ユニットの油圧ポンプ／モータ組立体は、圧力流体貯蔵器内を減圧して、ギア構造体を介して様々な油圧回路つまり油圧走行回路と１つもしくは複数の油圧作業ポンプに伝達され得るトルクを生み出すために、油圧モータとしても運転されてよい。それによって油圧式駆動補助ユニットは、駆動補助トルクを伝えることができる。

国際公開第２０１３／０７４１６４号パンフレット

本願発明の課題は、駆動アセンブリと油圧式駆動補助ユニットとが、利用可能なエネルギー源をより効率的に利用できるようにする、特に自走式建設機械、特にソイルコンパクターのための駆動システムを提供することである。

本発明に従えば、この課題は、特に自走式建設機械特にソイルコンパクターのための駆動システムであって、
‐駆動アセンブリと、
‐駆動アセンブリによって駆動可能な油圧ポンプを有する少なくとも１つの油圧回路と、
‐油圧ポンプ／モータ組立体と少なくとも１つの圧力流体貯蔵器とを有する油圧式駆動補助ユニットであって、油圧ポンプ／モータ組立体は、駆動アセンブリおよび／または少なくとも１つの油圧回路と駆動式に連結されているかまたは連結可能であり、油圧ポンプ／モータ組立体はチャージ運転状態において、駆動アセンブリおよび／または少なくとも１つの油圧回路によって、少なくとも１つの圧力流体貯蔵器をチャージするためのポンプとして運転可能であり、かつ駆動補助運転状態において、少なくとも１つの油圧回路の油圧ポンプのための駆動補助トルクを提供するためのモータとして運転可能である油圧式駆動補助ユニットと、
を備える駆動システムによって解決される。

さらに意図されているのは、駆動アセンブリによって提供可能な最大駆動トルクが、少なくとも１つの油圧回路を運転するために引き起こされるべき最大要求トルクよりも小さいことである。

つまりハイブリッドシステムの方法で本発明に従って構成された駆動システムは原則的に、メイン駆動エネルギー源として備わっている駆動アセンブリだけでは、最大負荷時に要求されるトルクつまり最大要求トルクを独力で提供することができないように設計されている。そのような比較的高い負荷の状態はたとえば、たとえばソイルコンパクターのような建設機械が非常に急勾配の道程を短時間で移動しなくてはならない場合、またはたとえば、縁石の縁を越えて移動しなくてはならない場合、もしくは付加アセンブリを稼働しなくてはならない場合に生じ得る。要求トルクが、駆動アセンブリによって最大限提供可能なトルクつまり最大駆動トルクを上回るこのような状態において、油圧式駆動補助ユニットを使用でき、その結果、駆動補助トルクを提供することによって、駆動アセンブリと油圧式駆動補助ユニットとが並列して作用し、それによってそのような比較的大きなトルクが要求される状態でも、本発明に係る駆動システムが装備された機械を望ましい運転方法で運転できるのに充分な総駆動トルクを提供する状態を生み出す。

特に有利なのは、最大駆動トルクと、油圧式駆動補助ユニットによって提供可能な最大駆動補助トルクと、によって提供される最大総駆動トルクが、最大要求トルクよりも大きいかまたは同じである場合である。それによって保証されるのは、最高のピーク要求が生じた場合でも、油圧式駆動補助ユニットを一緒に始動することによって、充分大きな総駆動トルクを利用できるということである。

特に、本発明に係る駆動システムをたとえばソイルコンパクターまたはホイールローダーなどのような建設機械に組み入れる際に、提案されるのは、駆動アセンブリおよび／または油圧式駆動補助ユニットによって駆動可能な油圧走行ポンプを有する、走行駆動用の少なくとも１つの油圧走行回路、および／または駆動アセンブリおよび／または油圧式駆動補助ユニットによって駆動可能な油圧作業ポンプを有する、作業駆動用の少なくとも１つの油圧作業回路が、油圧回路として備わっていることである。油圧走行回路は、特定の作業プロセスを実行するために、機械が前進できるようにするのに対し、油圧作業回路は、当該機械の前進状態または停止状態において運転されるべきシステム領域を駆動する。

特に、バイブレーション運動および／またはオシレーション運動によって、最適化された転圧効果を達成できるようにするために、少なくとも１つの転圧ローラとこれに配設されてアンバランス質量構造体とを備えるソイルコンパクターに、本発明に係る駆動システムが組み込まれている場合、提案されるのは、ソイルコンパクターの転圧ローラに配設されて備えられているアンバランス質量構造体を駆動するための少なくとも１つの油圧作業回路が備わっていることである。そのようなアンバランス質量構造体を稼働すれば、その際克服されるべき慣性によって、非常に高いトルク要求が生じるが、このようなトルク要求は、本願発明の原則に従えば、いくらか弱く設計された駆動アセンブリとともに、油圧式駆動補助ユニットがそのような運転段階で始動されると、総駆動トルクによって充足され得る。さらに、そのようなアンバランス質量構造体の停止時に慣性によって解放されるエネルギーは、アンバランス質量構造体のオーバーランにおいて圧力流体貯蔵器内の流体圧力を高めるために、油圧ポンプ／モータ組立体を、チャージ運転状態においてポンプとして運転するために利用され得る。

本願発明の特に有利な一態様に従えば、提案されるのは、少なくとも１つの圧力流体貯蔵器のチャージ状態が、予め決められたチャージ閾値を超えていない場合にのみ、油圧ポンプ／モータ組立体はチャージ運転状態において、実質的に駆動アセンブリによって駆動されるということである。それによって、圧力流体貯蔵器の予め決められたチャージ閾値を有するチャージ状態は、油圧ポンプ／モータ組立体のための駆動エネルギー源としての駆動アセンブリのほかに、別のシステム領域においても解放されるエネルギーが、圧力貯蔵器のチャージに利用され得るかどうかに関係なく、保証されている。このために、たとえば意図されていてよいのは、予め決められたチャージ閾値は、チャージ量が少なくとも１つの圧力貯蔵器の最大チャージ量の８０％から９０％の範囲内の、好適には約８５％のチャージ状態であることである。

本願発明のさらなる一態様に従えば、意図されていてよいのは、少なくとも１つの圧力流体貯蔵器のチャージ状態がチャージ閾値を超えている場合、油圧ポンプ／モータ組立体はチャージ運転状態において、実質的に少なくとも１つの油圧回路によって駆動されるということである。それによって、エネルギー回収の最中に利用可能なエネルギーは、少なくとも１つの圧力流体貯蔵器を、たとえば駆動アセンブリによって提供されるべきチャージ閾値を超えて、特にフルチャージされるまでさらにチャージすることに、優先的に利用され得る。圧力流体貯蔵器をチャージするための、駆動アセンブリと少なくとも１つの油圧回路とのこのような共同作業はそれゆえ、一方では油圧式駆動補助ユニットを、駆動補助トルクを生み出すのに利用できるようにするために、圧力流体貯蔵器の充分なチャージを常に確実にし、他方では、エネルギー回収プロセスの際に、チャージをさらに高めることができる、つまりたとえば減速プロセスにおいて解放されるエネルギーを貯蔵できる充分な容量が、原則的に油圧式駆動補助ユニットの圧力貯蔵器内にあることを保証する。

本発明に係る駆動システムで、油圧式駆動補助ユニットの圧力流体貯蔵器をチャージでき、かつ駆動補助トルクを生み出すために再度ディスチャージできるようにするために、もしくはシステムが運転停止した場合に、ディスチャージされていないもしくは完全にはディスチャージされていない圧力流体貯蔵器を減圧できるようにするために、さらに提案されるのは、油圧式駆動補助ユニットが、油圧ポンプ／モータ組立体と少なくとも１つの圧力流体貯蔵器との間の、少なくとも当該圧力流体貯蔵器から油圧ポンプ／モータ組立体への流れ方向の流れ接続を、選択的に開放／遮断するためのチャージ／ディスチャージバルブユニットを備え、かつ少なくとも１つの圧力流体貯蔵器と流体タンクとの間の、少なくとも当該圧力流体貯蔵器から流体タンクへの流れ方向の流れ接続を、選択的に開放／遮断するための減圧バルブユニットを備えることである。

有利なやり方で運転安全性を高める、本願発明の一態様に従えば、提案されるのは、チャージ／ディスチャージバルブユニットは、流れ接続を遮断する基本状態へ予応力がかけられていること、および／または減圧バルブユニットは、流れ接続を開放する基本状態へ予応力がかけられていることである。圧力流体貯蔵器と油圧ポンプ／モータ組立体との間の流れ接続が遮断されている基本状態へ、チャージ／ディスチャージバルブユニットに予応力がかけられることによって、たとえばシステムの故障でこのバルブユニットの励起がもはや不可能となった場合に、圧力流体貯蔵器の自然発生的なディスチャージが回避される。同時に、流れ接続を構築する基本状態へ減圧バルブユニットに予応力をかければ、そのような欠陥の発生時に、圧力流体貯蔵器が流体タンクの方向へと空になり、つまりは減圧され得るようになる。

本発明に従って構成された駆動システムでは、有利には、油圧式駆動補助ユニットは開回路を備える。このことは、この回路は基本的に無圧であり、流体タンクに対して開放されていることを意味し、当該流体タンクから油圧ポンプ／モータ組立体が、圧力流体貯蔵器をチャージするための流体を搬送し、かつ当該流体タンクへ、圧力流体貯蔵器から送り出された圧力流体が還流できる。その際特に有利なのは、少なくとも１つの流体回路好適にはすべての流体回路と油圧式駆動補助ユニットとの間に、流体交換接続がない場合である。このことが、この油圧回路の構造が閉鎖型高圧回路であるのを可能にする。

本発明に係る駆動システムでは、有利には、駆動アセンブリがディーゼル内燃機関を備える。このディーゼル内燃機関は、一方では特に効率的な燃料使用によって、他方では比較的高い駆動トルクによっても優れている。

１つもしくは複数の油圧回路と油圧式駆動補助ユニットとの間の、特に効率的な連結は、駆動アセンブリと油圧式駆動補助ユニットとが互いに並列して、ギア構造体を介して少なくとも１つの油圧回路好適には複数の油圧回路と連結されているかまたは連結可能であることによって、達成され得る。それによって油圧回路と油圧式駆動補助ユニットとの間の直接的なエネルギー流が、その間で伝達されるトルクを、駆動アセンブリを介して誘導する必要なしに、可能となる。

本願発明はさらに、先述の技術的構造特徴を個別にまたは任意の組み合わせで備える駆動システムを備える、自走式建設機械特にソイルコンパクターに関する。

本発明は以下において、任意の図に関して詳細に記述される。図に示されるのは以下である。

自走式建設機械のための駆動システムの構成の原則的な図である。 図１の駆動システムを適用できる、自走式ソイルコンパクターとして形成された建設機械である。

以下において、図１に関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に関して、図１の駆動システム１０を組み込むことができる建設機械１２の基本的な構成が説明される。この建設機械１２は、後部車両１４に駆動車輪１６を備え、当該駆動車輪１６は、ソイルコンパクターとして形成された建設機械１２を、転圧するべき地盤１８で前進させるために、駆動システム１０によって駆動され得る。後部車両１４にはさらにオペレータ室２０が備わっており、当該オペレータ室２０で、建設機械１２を制御する人員が持ち場についており、かつそこから建設機械１２の様々な機能を制御できる。

ソイルコンパクターとして形成された建設機械を転向するために後部車両１４と継手状に接合されている前部車両２２には、転圧ローラ２４が備わっている。この転圧ローラ２４で、建設機械１２が移動する地盤１８が転圧される。この転圧プロセスを、決められたやり方で実行できるようにするために、転圧ローラ２４には、アンバランス質量構造体が配設されていてよく、当該アンバランス質量構造体は、たとえば転圧ローラ２４の内部に受容されていてよく、かつバイブレーション運動つまり転圧ローラ２４の定期的な上下運動を生み出すために、および／またはオシレーション運動つまり周方向での転圧ローラ２４の往復運動を生み出すために、運転されてよい。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において表わされる駆動システム１０が使用されてよい。

指摘しておくべきは、図２において、ソイルコンパクターの形状で表わされた建設機械１２が、単にその根本的な態様に関して、かつ図１の駆動システム１０を適用できる機械の一例としてのみ表わされているということである。たとえば、ソイルコンパクターとして構成されている場合に、このソイルコンパクターは駆動車輪１６の代わりに、たとえばソイルコンパクターを推進するために、図１の駆動システム１０によって回転駆動され得るさらなる転圧ローラを有して構成されていてよいであろう。建設機械１２は、ホイールローダー、ブルドーザーまたはパワーショベルなどの形状で形成されていてもよいであろう。

図１の駆動システム１０はメインエネルギー源として、たとえばディーゼル内燃機関として形成された駆動アセンブリ２６を備える。この駆動アセンブリ２６は、たとえば連結構造体または流体力学トルクコンバーターなどを介して、ギア構造体２８と駆動式に連結されているかまたは連結可能である。駆動アセンブリ２６によって提供される駆動トルクは、ギア構造体２８を介して様々なシステム領域に伝達され得る、もしくは分配され得る。

これらのシステム領域の１つは、油圧走行ポンプ３２が組み込まれた油圧走行回路３０を備える。この油圧走行ポンプ３２は、ギア構造体２８と永続的に連結されていてよく、またはたとえば連結構造体を介してギア構造体２８に連結されていてよく、もしくは連結され得る。油圧走行ポンプ３２を駆動すると、この流体たとえば油圧オイルは油圧走行回路３０内を循環し、それによって、図１に表わされていない１つの油圧走行モータまたは場合によっては複数の油圧走行モータが駆動され、その結果トルクはたとえば建設機械１２の駆動車輪１６に伝達され得る。ここで指摘しておくべきは、たとえば各駆動車輪１６に配設されて、またはたとえば建設機械の各履帯に配設されて、独立して構成されかつ作業する油圧走行回路が備わっていてよいということである。

さらなる油圧回路つまり油圧作業回路に３４の番号が付けられている。この油圧作業回路も、油圧ポンプつまりここでは油圧作業ポンプ３６を備える。この油圧作業ポンプ３６も、ギア構造体２８と永続的に連結されていてよく、またはたとえば連結構造体を介してギア構造体２８に連結され得る。油圧作業ポンプ３６の運転時に、このポンプ３６は、油圧作業回路３４内で、たとえば油圧オイルの流体循環を生み出す。油圧作業回路３４内においても、たとえば転圧ローラ２４内のアンバランス質量構造体を駆動できる１つもしくは複数の油圧作業モータが備わっていてよい。

指摘しておくべきは、油圧ポンプ３２，３６は、有利には可変の搬送容量を有して、たとえば斜板ポンプとして形成されていてよく、このやり方で、高圧回路として形成された油圧回路３０，３４内の流体循環と、ひいてはそこに伝達可能なトルクとを調節できるようにするということである。

駆動システム１０はさらに、一般的に３８の番号が付けられた油圧式駆動補助ユニットを備える。このユニットは、油圧ポンプ／モータ組立体４０を備え、当該油圧ポンプ／モータ組立体４０はギア構造体２８と永続的に連結されていてよく、またはたとえば連結構造体を介してギア構造体２８に連結されているかまたは連結可能であり、このやり方で、ギア構造体２８と、かつこのギア構造体２８を介して駆動アセンブリ２６もしくは油圧回路３０，３４特にその油圧ポンプ３２，３６と駆動式に連結されている。油圧ポンプ／モータ組立体４０は、これがポンプとして運転可能な運転状態と、これがモータとして運転可能な運転状態との間で切替可能である。有利には、この組立体も斜板アセンブリとして構成されている。

図１において分かるのは、油圧式駆動補助ユニット３８と駆動アセンブリ２６とが、互いに並列してギア構造体２８を介して様々な油圧回路３０，３４と連結されているかまたは連結可能であるということである。それによって、たとえば駆動アセンブリ２６と油圧回路３０，３４との間での、以下に詳細に記述される直接のトルク交換と、油圧式駆動補助ユニット３８と油圧回路３０，３４との間の直接のトルク交換とが可能になる。

油圧式駆動補助ユニット３８はさらに、油圧ポンプ／モータ組立体４０をポンプとして運転することによってチャージされ得る圧力流体貯蔵器４２を備える。そのために、油圧ポンプ／モータ組立体４０は、流体たとえば油圧オイルを、好適には無圧の流体タンク４４から圧力流体貯蔵器４２の方向に搬送できる。

油圧ポンプ／モータ組立体４０から圧力流体貯蔵器４２に至る導管４６内には、チャージ／ディスチャージバルブユニット４８が備わっている。たとえば電気的励起によって変位され得るこのチャージ／ディスチャージバルブユニット４８は、たとえば予応力バネなどによって、当該バルブユニットが油圧ポンプ／モータ組立体４０と圧力流体貯蔵器４２との間の流れ接続を遮断する、図１で表わされる基本状態へ予応力がかけられている。その際チャージ／ディスチャージバルブユニット４８は、この状態において、油圧ポンプ／モータ組立体４０から圧力流体貯蔵器４２への流体流は許可するが、逆方向の流体流は遮断する逆止バルブとして働くように形成されていてよい。たとえばチャージ／ディスチャージバルブユニット４８の電気的励起によって、このバルブユニット４８は、圧力流体貯蔵器４２と油圧ポンプ／モータ組立体４０との間の流れ接続が開放されている開放状態にされる。

圧力流体貯蔵器４２とチャージ／ディスチャージバルブユニット４８との間にある、導管４６の部分５０から、流体タンク４４へと至る導管５２が分岐している。この導管５２は基本的に、圧力流体貯蔵器４２と流体タンク４４との間の接続を構築する。導管５２内には、互いに並列して３つのバルブユニット５４，５６，５８が設けられている。バルブユニット５４は、たとえば電気的に励起可能な減圧バルブユニット５４であり、当該バルブユニット５４は、たとえばバネの予応力によって、当該バルブユニット５４が圧力流体貯蔵器４２と流体タンク４４との間の流れ接続を開放する基本状態へ予応力がかけられている。たとえば電気的励起によって減圧バルブユニット５４を作動させると、このバルブユニット５４は、圧力流体貯蔵器４２と流体タンク４４との間の流れ接続を遮断する状態に切り替えられる。その際減圧バルブユニット５４は、この状態において、流体タンク４４から圧力流体貯蔵器４２の方向への流体流は原則的に許可するが、逆方向の流体流は遮断する逆止バルブとして働くように形成されていてよい。

減圧バルブユニット５４と並列して、手動減圧バルブユニット５６が備わっている。このバルブユニット５６は、手動操作で、圧力流体貯蔵器４２と流体タンク４４との間の流れ接続を開放する状態にされ得る。

バルブユニット５４、５６と並列して、導管５２内に、過負荷バルブユニット５８が備わっており、圧力流体貯蔵器４２内もしくは導管４６の部分５０内の流体圧力が、予め決められた限界圧力を超えると、当該過負荷バルブユニット５８は流体タンク４４への圧力流体貯蔵器４２の減圧を許可する。たとえば意図されてよいのは、圧力流体貯蔵器４２に最大チャージした場合、およそ３００バールの流体圧力が占めることになるということである。このような設計では過負荷バルブユニット５８は、圧力流体貯蔵器４２内の圧力が３００バールを超えると、圧力流体貯蔵器４２内の流体圧力が再びこの限界値よりも低くなるまで、圧力流体貯蔵器４２と流体タンク４４との間の流れ接続を構築するようになっていてよい。

油圧式駆動補助ユニット３８はさらに、循環バルブユニット６０を備える。このバルブユニット６０は、油圧ポンプ／モータ組立体４０と流体タンク４４との間の流れ道に備わっており、油圧ポンプ／モータ組立体４０とチャージ／ディスチャージバルブユニット４８との間にある、導管４６の部分６２から分岐している。循環バルブユニット６０は原則的に、油圧ポンプ／モータ組立体４０と流体タンク４４との間に流れ接続がある状態へ予応力がかけられている。たとえば電気的励起によって、この循環バルブユニット６０は、この流れ接続が遮断されている状態にされ得る。この状態において循環バルブユニット６０は、油圧ポンプ／モータ組立体４０から流体タンク４４への流れを遮断するが、別方向の流れは開放する逆止バルブとして働いてよい。

流体タンク４４から出るおよび流体タンク４４へ戻る流体循環が、その際に圧力流体貯蔵器４２をさらにチャージすることなしに行われるのであれば、循環バルブユニット６０は、チャージ／ディスチャージバルブユニット４８が封鎖箇所に位置する場合、油圧ポンプ／モータ組立体４０と流体タンク４４との間の流れ接続を構築するために利用されてよい。このことは、この組立体の領域において発生した熱を排出するために、油圧ポンプ／モータ組立体４０を通る最小限の流体流を維持するのに有利である。

循環バルブユニット６０と並列して、さらに過負荷バルブユニット６４が設けられており、特に導管４６の領域における過度の圧力生成を防ぐために、当該バルブユニット６４は、限界圧力が最大チャージ圧力を超えた場合、たとえば限界圧力がおよそ３３０バールの場合、流体タンク４４への流れ接続を開放するようになっていてよい。

さらに循環バルブユニット６０と過負荷バルブユニット６４とに並列して、逆止バルブ６６が備わっている。このバルブは、流体タンク４４から導管４６特に導管４６の部分６２への流れを許可するが、別方向の流れは遮断するよう接続されており、このやり方で導管４６の領域における低圧の発生を防ぐ。

電気的励起によってまたは手動操作によって変位され得、かつ流体タンク４４への流れ道を開放するすべてのバルブユニット、つまり減圧バルブユニット５４と手動減圧バルブユニット５６と循環バルブユニット６０とに配設されて、流れ絞り構造体６８，７０，７２が備わっており、当該流れ絞り構造体６８，７０，７２は、特に圧力流体貯蔵器４２と流体タンク４４との間に非常に大きな圧力差がある場合に、流体タンク４４への流体流の絞りを引き起こす。

先述の駆動システム１０では、油圧式駆動補助ユニット３８と、建設機械１２の駆動に必要な油圧回路３０，３４と、の間には、流体交換接続がない。油圧式駆動補助ユニット３８は、油圧回路３０，３４ともっぱら駆動式につまり機械的にすなわちギア構造体２８を介して連結されている。これによって、油圧式駆動補助ユニット３８を開回路としてつまり低圧回路として構成することが可能であるが、一方で油圧回路３０，３４は、油圧閉回路としてつまり高圧回路として形成されていてよい。

図１に表わされた駆動システム１０は、様々な運転モードで作業できる。図１が示しているのは、圧力流体貯蔵器４２が流体タンク４４と接続されており、つまり場合によっては中で生成された圧力が減圧され得るか、もしくは圧力が生成されないように、油圧式駆動補助ユニット３８が切り替えられている状態である。これは、駆動システム１０が停止中の場合に取られ得る状態である。

たとえば図２に表わされているソイルコンパクターを前進させるために、かつその際転圧ローラ２４のバイブレーション運動および／またはオシレーション運動を用いて地盤１８を転圧するために、駆動システム１０が運転されるならば、チャージ／ディスチャージバルブユニット４８が励起され、その結果当該バルブユニット４８は、圧力流体タンク４２と油圧ポンプ／モータ組立体４０との間の接続を構築する状態になる。同時に減圧バルブユニット５４と循環バルブユニット６０も、封鎖状態にするために、制御されもしくは励起される。駆動アセンブリ２６はこの状態において、ギア構造体２８を介して、走行駆動とアンバランス質量構造体の駆動のための２つの油圧ポンプ３２，３６を駆動できる。さらに油圧ポンプ／モータ組立体４０が駆動されるので、これはポンプとして作動して、流体タンク４４から圧力流体貯蔵器４２へ流体を搬送する。この状態は、圧力流体貯蔵器４２が、たとえば最大チャージの８５％になるチャージ閾値に達するまで維持されてよい。つまり、最大チャージ圧がおよそ３００バールの場合には、このチャージ閾値はおよそ２５５バールのチャージ圧に相当する。

この状態に達すると、圧力流体貯蔵器４２からの起こり得る漏れ損失を、この圧力流体貯蔵器４２を特に流体タンク４４への方向で封鎖するバルブユニットを介して補償するために、かつ、ほぼチャージ閾値に相当する圧力が維持されたままになるようにするために、油圧ポンプ／モータ組立体４０は、搬送性能は低下するが、引き続いてポンプ運転でさらに運転されてよい。

建設機械１２の運転時に、たとえばこの建設機械１２の速度が落ちるかまたはアンバランス質量構造体の運転が停止されてエネルギーが解放されると、油圧回路３０，３４においてトルク伝達方向の逆転が起こるので、一時的に油圧ポンプ３２，３６は、表わされていないそれぞれの油圧モータによって発生させられた流体流によって駆動されて、モータとして働き、トルクをギア構造体２８へ誘導する。このトルクは、ギア構造体２８を介して油圧ポンプ／モータ組立体４０へ誘導され得、当該油圧ポンプ／モータ組立体４０は、圧力流体貯蔵器４２内の圧力をたとえば最大チャージ圧に達するまでさらに高めるために、再びポンプとして利用され得る。そのために、油圧ポンプ／モータ組立体４０は搬送性能を高めた状態にされるので、圧力流体貯蔵器４２において必要なもしくは望ましい圧力生成が達成される。このプロセスは、圧力流体貯蔵器４２の最大チャージつまりたとえば３００バールの最大チャージ圧に達するまで、続けられもしくは繰り返されてよい。そうなれば、少なくともエネルギー回収プロセスを用いて最大チャージ圧に高められた圧力が、圧力流体貯蔵器４２において維持されたままになるようにするために、油圧ポンプ／モータ組立体４０は再び、搬送性能もしくは搬送率を低下させた状態に変位されてよい。

指摘しておくべきは、圧力流体貯蔵器４２をさらにチャージするためのこのエネルギー回収運転は、２つの油圧回路３０，３４の１つからでもエネルギーの回収が可能であれば、利用されてよいということである。さらにこの状態においても、特に、エネルギー回収運転に移行できるが、しかし同時に圧力流体貯蔵器４２がまだ最大チャージのたとえばおよそ８５％のチャージ閾値の状態に達していない場合に、付加的なトルクをギア構造体２８へ誘導するために、駆動アセンブリ２６がさらに利用されてよい。

特にエネルギー回収運転において特に有利なのは、ギア構造体２８を介して、油圧回路３０，３４と油圧式駆動補助ユニット３８との間の直接的接続があることであり、その結果エネルギー回収運転時に解放されるエネルギーは、たとえば駆動アセンブリ２６を介して誘導されることなく、油圧式駆動補助ユニット３８の方向へ誘導され得る。

たとえば建設機械１２が短時間で比較的高い勾配を乗り越えなくてはならないか、または縁石の縁またはその他の障害を越えて移動しなくてはならないがゆえに、１つまたは両油圧回路３０，３４の領域において高いトルク要求があれば、油圧ポンプ／モータ組立体４０をモータとして運転する際に、駆動補助トルクをギア構造体２８へ誘導するために、かつこのトルクを、ギア構造体２８を介して１つまたは両油圧回路３０，３４へ誘導するため、つまりそれぞれの油圧ポンプ３２もしくは３６を補助して駆動するのに利用するために、圧力流体貯蔵器４２内に貯蔵されたエネルギーが利用されてよい。この状態において、たとえば駆動アセンブリ２６も、これによって最大限供給可能な駆動トルクを伝えることができるように運転されてよく、その結果、駆動アセンブリ２６の駆動トルクたとえば駆動アセンブリ２６の最大駆動トルクと、油圧式駆動補助ユニット３８の駆動補助トルクとから成る総駆動トルクは、ギア構造体２８を介して油圧回路３０，３４へ誘導される。この状態に達するために、チャージ／ディスチャージバルブユニット４８は、開放状態に切り替えられているので、圧力流体貯蔵器４２は、油圧ポンプ／モータ組立体４０を介して流体タンク４４の方向へと空になることができる。この駆動補助運転状態において油圧式駆動補助ユニット３８によって提供可能なトルクは、モータ運転時に油圧ポンプ／モータ組立体４０を対応して変位させることによって、変えることができる。

駆動システム１０の構造によって、駆動アセンブリ２６を、これによって最大限提供可能な駆動トルクについて、この最大の駆動トルクが、建設機械１２の運転時に最大限生じる要求トルクよりも小さくなるように設計することが可能になる。そのようなトルク要求がある状態において油圧式駆動補助ユニット３８は駆動補助トルクを提供できるので、要求されたトルクに相当する総駆動トルクを油圧回路３０，３４へ誘導することが可能であり、それによって建設機械１２を適切なやり方で運転できるようにする。

駆動アセンブリ２６を、最大駆動トルクを比較的低くしてこのように設計することにより、構造サイズが一般的に小さい場合に、圧力流体貯蔵器４２をチャージするために、特に建設機械１２の様々な状態で解放されるエネルギーも利用され得る、効率的なエネルギー利用が保証される。

指摘しておくべきは、図１に表わされた駆動システムは、特に油圧式駆動補助ユニットの構造について極めて多様なやり方で変えてよいということである。それで当然ながら、たとえば並列して接続された複数の圧力流体貯蔵器が備わっていてよいであろう。様々なバルブもしくはバルブユニットが、別体に構成されかつ導管によって互いに接合された組立体としてそれぞれ備わっていてよく、またはバルブブロックに組み込まれていてよく、このことが、コンパクトであるにもかかわらず、高い運転安全性で作動する構造に貢献する。

さらに、たとえば様々な油圧ポンプが、油圧ポンプ／モータ組立体と同様に、ギア構造体２８と永続的に、つまりトルクの流れを中断する連結構造体などを介さずに連結されていてよい。たとえば斜板アセンブリとして形成されたこれらのポンプもしくは組立体を変位することによって、トルク要求もしくは流体搬送率もしくは流体搬送性能が変わり得る。それぞれの油圧回路もしくは油圧式駆動補助ユニットが運転されないなら、油圧ポンプもしくは油圧ポンプ／モータ組立体は、ニュートラル状態に切り替えられてよい。

１０ 駆動システム
１２ 建設機械
１４ 後部車両
１６ 駆動車輪
１８ 地盤
２０ オペレータ室
２２ 前部車輪
２４ 転圧ローラ
２６ 駆動アセンブリ
２８ ギア構造体
３０ 油圧走行回路
３２ 油圧走行ポンプ
３４ 油圧作業回路
３６ 油圧作業ポンプ
３８ 油圧式駆動補助ユニット
４０ 油圧ポンプ／モータ組立体
４２ 圧力流体貯蔵器
４４ 流体タンク
４６ 導管
４８ チャージ／ディスチャージバルブユニット
５０ 導管の部分
５２ 導管
５４ 減圧バルブユニット
５６ 手動減圧バルブユニット
５８ 過負荷バルブユニット
６０ 循環バルブユニット
６２ 導管の部分
６４ 過負荷バルブユニット
６６ 逆止バルブ
６８ 流れ絞り構造体
７０ 流れ絞り構造体
７２ 流れ絞り構造体

Claims (16)

1. 自走式建設機械のための駆動システムであって、
   ‐駆動アセンブリ（２６）と、
   ‐該駆動アセンブリ（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１つの油圧回路（３０，３４）と、
   ‐油圧ポンプ／モータ組立体（４０）と少なくとも１つの圧力流体貯蔵器（４２）とを有する油圧式駆動補助ユニット（３８）であって、前記油圧ポンプ／モータ組立体（４０）は、前記駆動アセンブリ（２６）および／または少なくとも１つの油圧回路（３０，３４）と駆動式に連結されているかまたは連結可能であり、前記油圧ポンプ／モータ組立体（４０）はチャージ運転状態において、前記駆動アセンブリ（２６）および／または少なくとも１つの油圧回路（３０，３４）によって、少なくとも１つの圧力流体貯蔵器（４２）をチャージするためのポンプとして運転可能であり、かつ駆動補助運転状態において、少なくとも１つの油圧回路（３０，３４）の前記油圧ポンプ（３２，３６）のための駆動補助トルクを提供するためのモータとして運転可能である油圧式駆動補助ユニット（３８）と、
   を備え、
   前記駆動アセンブリ（２６）によって提供可能な最大駆動トルクが、少なくとも１つの油圧回路（３０，３４）を運転するために引き起こされるべき最大要求トルクよりも小さく、
   少なくとも１つの圧力流体貯蔵器（４２）のチャージ状態が、当該少なくとも一つの圧力流体貯蔵器（４２）の最大チャージを下回る、予め決められたチャージ閾値を超えていない場合にのみ、前記油圧ポンプ／モータ組立体（４０）はチャージ運転状態において、実質的に前記駆動アセンブリ（２６）によって駆動される駆動システム。
2. 前記最大駆動トルクと、前記油圧式駆動補助ユニット（３８）によって提供可能な最大駆動補助トルクと、によって提供される最大総駆動トルクが、前記最大要求トルクよりも大きいかまたは同じであることを特徴とする請求項１に記載の駆動システム。
3. 前記駆動アセンブリ（２６）および／または前記油圧式駆動補助ユニット（３８）によって駆動可能な油圧走行ポンプ（３２）を有する、走行駆動用の少なくとも１つの油圧走行回路（３０）、および／または前記駆動アセンブリ（２６）および／または前記油圧式駆動補助ユニット（３８）によって駆動可能な油圧作業ポンプ（３６）を有する、作業駆動用の少なくとも１つの油圧作業回路（３４）が、油圧回路（３０，３４）として備わって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. ソイルコンパクターの転圧ローラ（２４）に配設されて備えられているアンバランス質量構造体を駆動するための少なくとも１つの油圧作業回路（３４）が備わっていることを特徴とする請求項３に記載の駆動システム。
5. 予め決められたチャージ閾値は、チャージ量が少なくとも１つの前記圧力貯蔵器（４２）の最大チャージ量の８０％から９０％の範囲内のチャージ状態であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の駆動システム。
6. 予め決められたチャージ閾値は、チャージ量が少なくとも１つの前記圧力貯蔵器（４２）の最大チャージ量の８５％のチャージ状態であることを特徴とする請求項５に記載の駆動システム。
7. 少なくとも１つの前記圧力流体貯蔵器（４２）のチャージ状態がチャージ閾値を超えている場合、前記油圧ポンプ／モータ組立体（４０）はチャージ運転状態において、実質的に少なくとも１つの油圧回路（３０，３４）によって駆動されることを特徴とする請求項５または６に記載の駆動システム。
8. 前記油圧式駆動補助ユニット（３８）が、前記油圧ポンプ／モータ組立体（４０）と少なくとも１つの圧力流体貯蔵器（４２）との間の、少なくとも該圧力流体貯蔵器（４２）から前記油圧ポンプ／モータ組立体（４０）への流れ方向の流れ接続を、選択的に開放／遮断するためのチャージ／ディスチャージバルブユニット（４８）を備え、かつ少なくとも１つの圧力流体貯蔵器（４２）と流体タンク（４４）との間の、少なくとも前記圧力流体貯蔵器（４２）から前記流体タンク（４４）への流れ方向の流れ接続を、選択的に開放／遮断するための減圧バルブユニット（５４）を備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の駆動システム。
9. 前記チャージ／ディスチャージバルブユニット（４８）は、流れ接続を遮断する基本状態へ予応力がかけられていること、および／または前記減圧バルブユニット（５４）は、流れ接続を開放する基本状態へ予応力がかけられていることを特徴とする請求項８に記載の駆動システム。
10. 前記油圧式駆動補助ユニット（３８）は開回路を備えることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の駆動システム。
11. 少なくとも１つの流体回路（３０，３４）と前記油圧式駆動補助ユニット（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１０のいずれか１項に記載の駆動システム。
12. すべての流体回路（３０，３４）と前記油圧式駆動補助ユニット（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１１に記載の駆動システム。
13. 前記駆動アセンブリ（２６）がディーゼル内燃機関を備えることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の駆動システム。
14. 前記駆動アセンブリ（２６）と前記油圧式駆動補助ユニット（３８）とが互いに並列して、ギア構造体（２８）を介して少なくとも１つの油圧回路（３０，３４）と連結されているかまたは連結可能であることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の駆動システム。
15. 前記駆動アセンブリ（２６）と前記油圧式駆動補助ユニット（３８）とが互いに並列して、ギア構造体（２８）を介して複数の油圧回路（３０，３４）と連結されているかまたは連結可能であることを特徴とする請求項１４に記載の駆動システム。
16. 請求項１から１５のいずれか１項に記載の駆動システム（１０）を備える、自走式建設機械。

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