JP6050303B2 - 特に自走式建設機械、特に土壌圧縮機のための駆動システム - Google Patents

Description

本発明は、駆動システム、特に自走式建設機械、特に土壌圧縮機のための駆動システムに関する。当該駆動システムは、
‐駆動ユニットと、
‐当該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１つの油圧回路と、
‐油圧ポンプ／原動機アセンブリ及び少なくとも１つの圧力流体貯蔵装置を有する油圧駆動支援ユニットであって、油圧ポンプ／原動機アセンブリは、駆動ユニット又は／及び少なくとも１つの油圧回路と、駆動に適するように連結されているか、又は、連結可能であり、油圧ポンプ／原動機アセンブリは、負荷動作状態（Ladebetriebszustand）では、駆動ユニット又は／及び少なくとも１つの油圧回路を通じて、少なくとも１つの圧力流体貯蔵装置に負荷を与えるためのポンプとして動作可能であり、駆動支援動作状態では、少なくとも１つの油圧回路の油圧ポンプに駆動支援トルクを供給するための原動機として動作可能である油圧駆動支援ユニットと、
を含んでいる。

このような駆動システムは、特許文献１から、ホイールローダーとして構成された建設機械の駆動システムとして知られている。この従来の駆動システムでは、駆動ユニットは、ギア装置を介して、様々な油圧回路に、駆動に適するように連結されている。当該油圧回路は、駆動ユニットによって駆動可能な油圧走行ポンプ（Hydraulik-Fahrpumpe）と、ホイールローダーの駆動輪を駆動するための、油圧走行ポンプの動作中に流れる流体によって駆動される油圧走行原動機（Hydraulik-Fahrmotor）とを有する油圧走行回路（Hydraulik-Fahrkreislauf）を含んでいる。さらに、１つ又は複数の油圧作動回路が設けられている。当該油圧作動回路もそれぞれ、駆動ユニットによってギア装置を介して駆動可能な油圧作動ポンプを含んでいる。当該ポンプによって発生する油圧によって、例えばピストン／シリンダユニットが作動し、ホイールローダーの作動動作においてブレードを動かすことが可能になる。当該駆動システムはさらに、１つの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ギア装置を介して駆動可能な油圧ポンプ／原動機アセンブリを含んでおり、当該油圧ポンプ／原動機アセンブリは、ポンプ動作中に圧力流体貯蔵装置に負荷を与える。すなわち、当該圧力流体貯蔵装置内に貯蔵された流体の圧力を上昇させる。当該油圧駆動支援ユニットの油圧ポンプ／原動機アセンブリは、油圧原動機としても動作可能であり、それによって圧力流体貯蔵装置内の圧力が除去され、トルクが発生する。当該トルクは、ギア装置を介して、様々な油圧回路、すなわち油圧走行回路及び１つ又は複数の油圧作動回路に伝達され得る。したがって、油圧駆動支援ユニットは、駆動支援トルクを供給することができる。

国際公開第2013/074164号

本発明の課題は、駆動システム、特に自走式建設機械、特に土壌圧縮機のための駆動システムを設けることにあり、当該駆動システムは、利用可能なエネルギー源、駆動ユニット及び油圧駆動支援ユニットを効率良く活用した場合に、油圧駆動支援ユニットの過度な負荷を回避するものである。

本発明によると、本課題は、駆動システム、特に自走式建設機械、特に土壌圧縮機のための駆動システムによって解決される。当該システムは、
‐駆動ユニットと、
‐当該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１つの油圧回路と、
‐油圧ポンプ／原動機アセンブリ及び少なくとも１つの圧力流体貯蔵装置を有する油圧駆動支援ユニットであって、油圧ポンプ／原動機アセンブリは、駆動ユニット又は／及び少なくとも１つの油圧回路と、駆動に適するように連結されているか、又は、連結可能であり、油圧ポンプ／原動機アセンブリは、負荷動作状態では、駆動ユニット又は／及び少なくとも１つの油圧回路を通じて、少なくとも１つの圧力流体貯蔵装置に負荷を与えるためのポンプとして動作可能であり、駆動支援動作状態では、少なくとも１つの油圧回路の油圧ポンプに駆動支援トルクを供給するための原動機として動作可能である油圧駆動支援ユニットと、
を含んでいる。

ここでは、さらに、油圧ポンプ／原動機アセンブリが、循環動作状態（Umwaelzbetriebszustand）において、流体を流体貯蔵装置から、及び、流体貯蔵装置へ輸送するためのポンプとして動作可能であることが規定されている。

本発明にしたがって構成された駆動システムでは、循環動作状態を準備することによって、例えば圧力流体貯蔵装置の負荷状態を変更することなく、油圧ポンプ／原動機アセンブリに流体を貫流させることが可能になる。当該流体は、油圧ポンプ／原動機アセンブリの領域から熱を排出させる。したがって、特に当該油圧ポンプ／原動機アセンブリがギア装置に永久的に連結されている場合、当該油圧ポンプ／原動機アセンブリの過熱を回避することが可能であり、それゆえに、流体の輸送自体が必要ではない場合に、当該油圧ポンプ／原動機アセンブリが比較的長い期間にわたって動作可能である、すなわち回転するように駆動される可能性が存在する。

この循環動作状態においては、有利には油圧ポンプ／原動機アセンブリが、駆動ユニットによって駆動される。

循環動作状態における油圧ポンプ／原動機アセンブリの動作は、例えば少なくとも１つの圧力流体貯蔵装置の負荷状態が負荷の閾値を超えている場合、又は／及び、駆動ユニットの駆動回転数が回転数の閾値を下回っている場合に、特に有利かつ必要であり得る。有利には、油圧ポンプ／原動機アセンブリを循環動作状態に切り替えるために、これら両方の条件が同時に満たされるべきである。したがって、特に、駆動システムの駆動ユニットが、例えばアイドリング状態、つまり比較的回転数が少ない状態に置かれた場合に、例えば一時的に作動動作が不要になるので、当該状態において比較的小さい駆動トルクで動いている駆動ユニットの過度の負荷が回避され得る。なぜなら、油圧ポンプ／原動機アセンブリは、流体の循環のためだけに動作するものであり、このために駆動ユニットが要求するトルクは比較的小さいからである。

例えば、負荷の閾値が、少なくとも１つの圧力貯蔵装置の最大負荷の60％から80％の範囲内、好ましくは約70％の負荷を有する負荷状態であり、又は／及び、回転数の閾値が、１分間に1000回転から1200回転の範囲内、好ましくは１分間に約1100回転であると規定することができる。

本発明に係る駆動システムにおいて容易に、少なくとも１つの圧力流体貯蔵装置の流体フローを一方では油圧ポンプ／原動機アセンブリと接続し、他方では流体貯蔵装置と接続できるようにするために、油圧駆動支援ユニットが、少なくとも圧力流体貯蔵装置から油圧ポンプ／原動機アセンブリへのフローの方向において油圧ポンプ／原動機アセンブリと少なくとも１つの圧力流体貯蔵装置との間のフロー接続を選択的に開放／遮断するためにロード／アンロードバルブユニット（Lade/Entlade-Ventileinheit）を含むこと、及び、少なくとも圧力流体貯蔵装置から流体貯蔵装置へのフローの方向において少なくとも１つの圧力流体貯蔵装置と流体貯蔵装置との間のフロー接続を選択的に開放／遮断するためにリリーフバルブユニット（Entspannungs-Ventileinheit）を含むことが提案される。

ここで、安全上の理由から有利になるように、ロード／アンロードバルブユニットが、フロー接続を遮断する基本状態においてプレテンションを与えられていること、又は／及び、リリーフバルブユニットが、フロー接続を開放する基本状態においてプレテンションを与えられていることが規定されている。

このように構成された回路で容易に循環動作状態に調整することを可能にするために、油圧駆動支援ユニットが、油圧ポンプ／原動機アセンブリと流体貯蔵装置との間の流路において、少なくとも油圧ポンプ／原動機アセンブリから流体貯蔵装置へのフローの方向において油圧ポンプ／原動機アセンブリと流体貯蔵装置との間のフロー接続を選択的に開放／遮断するために、循環バルブユニット（Umwaelz-Ventileinheit）を含むことが提案される。

循環動作状態において、絞られた流体フローのみが流体貯蔵装置の方向に輸送されるようにするために、油圧ポンプ／原動機アセンブリと流体貯蔵装置との間の流路、好ましくは油圧ポンプ／原動機アセンブリと循環バルブユニットとの間の流路に、フロー絞り装置を設けることが提案される。

動作の安全性を向上させるために、循環バルブユニットに関して、当該循環バルブユニットに油圧ポンプ／原動機アセンブリと流体貯蔵装置との間のフロー接続を開放する基本状態においてプレテンションを与えることも可能である。

建築的に容易に実現される態様では、油圧駆動支援ユニットは開回路を含むことが可能である。さらに、有利になるように、少なくとも１つの流体回路、好ましくは各流体回路と油圧駆動支援ユニットとの間に、流体交換接続が存在しないように規定することができる。したがって、対応する建築的な要求を行わずとも、油圧駆動支援ユニットにおいて、１つ又は複数の流体回路を高圧閉回路として構成することができる。

駆動ユニットは、有利には、ディーゼル内燃機関を含んでおり、ディーゼル内燃機関は、すでに比較的小さなシリンダ容量で、比較的大きな駆動トルクを供給することが可能であり、それに加えて、効率的な燃料使用を保証するものである。

本発明はさらに、本発明にしたがって構成された駆動システムを含む自走式建設機械、特に土壌圧縮機に関する。当該駆動システムでは、すでに議論したアセンブリ又は態様の変型例を単独で、又は、任意の組み合わせにおいて設けることができる。

さらに、本発明は、特に自走式建設機械、特に土壌圧縮機のための駆動システムを動作させるための方法に関する。当該駆動システムは、駆動ユニットと、当該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１つの油圧回路と、油圧ポンプ／原動機アセンブリ及び少なくとも１つの圧力流体貯蔵装置を有する油圧駆動支援ユニットと、を含んでいる。当該油圧ポンプ／原動機アセンブリは、駆動ユニット又は／及び少なくとも１つの油圧回路と、駆動に適するように連結されているか、又は、連結可能であり、油圧ポンプ／原動機アセンブリは、負荷動作状態では、駆動ユニット又は／及び少なくとも１つの油圧回路を通じて、少なくとも１つの圧力流体貯蔵装置に負荷を与えるためのポンプとして動作可能であり、駆動支援動作状態では、少なくとも１つの油圧回路の油圧ポンプに駆動支援トルクを供給するための原動機として動作可能である。当該方法では、油圧ポンプ／原動機アセンブリが、循環動作状態において、流体を流体貯蔵装置から、及び、流体貯蔵装置へ輸送するためのポンプとして動作する。

油圧ポンプ／原動機アセンブリは、一方では駆動ユニットが要求するトルクを減少させるために、他方では自身の過熱を回避するために、少なくとも１つの圧力流体貯蔵装置の負荷状態が負荷の所定の閾値を超える場合、又は／及び、駆動ユニットの駆動回転数が回転数の所定の閾値を下回る場合に、循環動作状態で動作し得る。

例えば短時間での強い負荷のために駆動ユニットの回転数が短時間で閾値を下回った場合における循環動作状態への頻繁な移行を回避するために、少なくとも１つの圧力貯蔵装置の負荷状態が負荷の所定の閾値を超える場合、油圧ポンプ／原動機アセンブリが、回転数の閾値を下回った後所定の時間にわたり、循環動作状態を準備するために動作することが提案される。この所定の時間の間に、駆動ユニットの回転数が再び閾値を超える場合、循環動作状態への移行を止めることができる。

以下に、本発明を添付の図面を参照して詳細に説明する。示されているのは以下の図である。

自走式建設機械のための駆動システムの構造の原理を示した図である。 図１に係る駆動システムを用いることが可能である自走式土壌圧縮機として構成された建設機械を示した図である。

以下で図１を参照して本発明に係る駆動システム１０について詳細に言及する前に、以下に図２を参照して、建設機械１２の基本的な構造について言及する。当該建設機械には、図１に係る駆動システム１０を組み込むことが可能である。建設機械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、土壌圧縮機として構成された建設機械１２の圧縮されるべき地面１８上の前進のために駆動され得る。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を操縦する人間の席が設けられており、当該運転室から、建設機械１２の様々な機能が制御され得る。

土壌圧縮機として構成された建設機械１２を運転するために、車両後部１４に継手で接続された車両前部２２には、圧縮ローラ２４が設けられている。圧縮ローラ２４によって、建設機械１２が動く地面１８が圧縮される。この圧縮プロセスを規定の方法で実行することを可能にするために、圧縮ローラ２４に質量不均衡装置が配設され得る。当該質量不均衡装置を、例えば圧縮ローラ２４内に受容し、圧縮ローラ２４の振動運動（Vibrationsbewegung）、すなわち周期的な上下運動を発生させるため、又は／及び、圧縮ローラ２４の水平振動運動（Oszillationsbewegung）、すなわち往復運動を発生させるために周方向において始動することができる。このためにも、以下でさらに説明するように、図１に示された駆動システム１０を用いることができる。

図２では、土壌圧縮機の形で示されている建設機械１２は、単にその本質的な態様に関して、また、図１に係る駆動システム１０を利用し得る機械の一例として示されているに過ぎないことを指摘しておくべきであろう。例えば、土壌圧縮機として構成する際、土壌圧縮機が、駆動輪１６の代わりに、例えば土壌圧縮機を前進させるために図１に係る駆動システム１０によって回転するように駆動される、さらなる圧縮ローラで構成されても良い。建設機械１２を、ホイールローダー、ブルドーザー、パワーショベル等の形で構成しても良い。

図１に係る駆動システム１０は、主要エネルギー源として、例えばディーゼル内燃機関として構成された駆動ユニット２６を含んでいる。駆動ユニット２６は、例えば連結器、油圧トルクコンバータ等を通じて、ギア装置２８に駆動に適するように連結されているか、又は、連結可能である。ギア装置２８を通じて、駆動ユニット２６によって供給された駆動トルクは、様々なシステム領域に伝達又は分配され得る。

これらのシステム領域の内１つは、油圧走行回路３０を含んでおり、油圧走行回路３０は、自身に組み込まれた油圧走行ポンプ３２を有している。当該油圧走行ポンプは、ギア装置２８と永久的に連結されているか、又は、例えば連結器を介して、ギア装置２８に連結されている、若しくは、連結され得る。油圧走行ポンプ３２の駆動の際、当該油圧走行ポンプは、流体、例えば油圧オイルを油圧走行回路３０に循環させる。これによって、図１に示されていない油圧走行原動機又は場合によっては複数の油圧走行原動機が駆動され、トルクが例えば建設機械１２の駆動輪１６に伝達され得る。ここで指摘しておくことに、例えば各駆動輪１６に、又は、例えば建設機械の各無限軌道（Kettenfahrwerk）に、独立して構成されて機能する油圧走行回路を配設することができる。

参照符号３４では、さらなる油圧回路、すなわち油圧作動回路が示されている。当該油圧回路も、油圧ポンプ、ここではつまり油圧作動ポンプ３６を含んでいる。油圧作動ポンプ３６も、ギア装置２８と永久的に連結されているか、又は、例えば連結器を介して、ギア装置２８に連結され得る。油圧作動ポンプ３６の動作において、当該油圧作動ポンプは例えば油圧オイル等の流体の油圧作動回路３４への循環を形成する。油圧作動回路３４においても、１つ又は複数の油圧作動原動機を設けることが可能であり、当該油圧作動原動機によって、例えば質量不均衡装置が圧縮ローラ２４内で駆動され得る。

油圧ポンプ３２、３６は、有利には可変輸送容量を有して、例えば斜板ポンプとして構成可能であり、それによって、このような方法で、高圧回路として構成された油圧回路３０、３４への流体の循環と、当該油圧回路にも伝達可能なトルクとを調整することが可能になることが指摘される。

駆動システム１０はさらに、参照符号３８が付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／原動機アセンブリ４０を含んでおり、当該油圧ポンプ／原動機アセンブリは、ギア装置２８と永久的に連結され得るか、又は、例えば連結器を介してギア装置２８に連結されている、若しくは連結可能であり、このような方法で、ギア装置２８と、及び、当該ギア装置を介して駆動ユニット２６又は油圧回路３０、３４、特にその油圧ポンプ３２、３６と、駆動に適するように連結されている。油圧ポンプ／原動機アセンブリ４０は、当該油圧ポンプ／原動機アセンブリがポンプとして動作可能な動作状態と、原動機として動作可能な動作状態との間で切替可能である。有利には、当該アセンブリも斜板ユニットとして構成されている。

図１からは、油圧駆動支援ユニット３８及び駆動ユニット２６は、互いに平行に、ギア装置２８を介して、異なる油圧回路３０、３４に連結されているか、又は、連結可能であることが認識される。したがって、以下に詳細に記載する、例えば駆動ユニット２６と油圧回路３０、３４との間の直接のトルク交換が可能であると共に、油圧駆動支援ユニット３８と油圧回路３０、３４との間の直接のトルク交換も可能である。

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／原動機アセンブリ４０をポンプとして動作させることによって負荷を与えられ得る。このために、油圧ポンプ／原動機アセンブリ４０は、流体、例えば油圧オイルを、好ましくは非加圧の流体貯蔵装置４４から圧力流体貯蔵装置４２の方向へと輸送できる。

油圧ポンプ／原動機アセンブリ４０から圧力流体貯蔵装置４２に至る導管４６には、ロード／アンロードバルブユニット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ロード／アンロードバルブユニット４８は、例えばプレテンションバネ等によって、図１に示された基本状態においてプレテンションを与えられる。当該基本状態では、ロード／アンロードバルブユニット４８は、油圧ポンプ／原動機アセンブリ４０と圧力流体貯蔵装置４２との間のフロー接続を遮断している。このとき、ロード／アンロードバルブユニット４８は、当該状態において逆止め弁として機能するように構成され得る。当該逆止め弁は、油圧ポンプ／原動機アセンブリ４０から圧力流体貯蔵装置４２への流体フローは許容するが、逆方向の流体フローは遮断する。例えばロード／アンロードバルブユニット４８の電気的励起によって、ロード／アンロードバルブユニット４８はその開放状態になり、当該開放状態では、圧力流体貯蔵装置４２と油圧ポンプ／原動機アセンブリ４０との間のフロー接続が開放される。

導管４６の圧力流体貯蔵装置４２とロード／アンロードバルブユニット４８との間の部分５０からは、流体貯蔵装置４４に至る導管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との間の接続を形成する。導管５２には、互いに平行に３つのバルブユニット５４、５６、５８が配置されている。バルブユニット５４は、例えば電気的に励起可能なリリーフバルブユニット５４であり、当該バルブユニットは、例えばプレテンションバネによって基本状態でプレテンションを加えられており、当該基本状態では、当該バルブユニットは、圧力流体貯蔵装置４２と流体貯蔵装置４４との間のフロー接続を開放している。例えば電気的励起によってリリーフバルブユニット５４を作動させる際、当該リリーフバルブユニットは、その圧力流体貯蔵装置４２と流体貯蔵装置４４との間のフロー接続を遮断する状態に切り替えられる。このとき、リリーフバルブユニット５４は、当該状態において逆止め弁として機能するように構成され得る。当該逆止め弁は、流体貯蔵装置４４から圧力流体貯蔵装置４２への流体フローは基本的に許容するが、逆方向の流体フローは遮断する。

リリーフバルブユニット５４と並行に、手動のリリーフバルブユニット５６が設けられている。当該リリーフバルブユニットは、手動の操作によって、その圧力流体貯蔵装置４２と流体貯蔵装置４４との間のフロー接続を開放する状態にされ得る。

バルブユニット５４、５６と平行に、導管５２には、過負荷バルブユニット５８が設けられており、当該過負荷バルブユニットは、圧力流体貯蔵装置４２内又は導管４８の部分５０内の流体圧力が所定の圧力境界値を超える場合には、圧力流体貯蔵装置４２の流体貯蔵装置４４への負荷軽減を可能にする。例えば、圧力流体貯蔵装置４２における最大負荷の際に、約300barの流体圧力が支配的であるように規定することができる。このような設計の場合、過負荷バルブユニット５８は、圧力流体貯蔵装置４２内の圧力が300barを超える場合に、当該過負荷バルブユニットが圧力流体貯蔵装置４２内の流体圧力が再び当該境界値を下回るまで圧力流体貯蔵装置４２と流体貯蔵装置４４との間にフロー接続を形成するように寸法設計され得る。

油圧駆動支援ユニット３８は、さらに１つの循環バルブユニット６０を含んでいる。当該循環バルブユニットは、油圧ポンプ／原動機アセンブリ４０と流体貯蔵装置４４との間の流路に設けられており、導管４６の油圧ポンプ／原動機アセンブリ４０とロード／アンロードバルブユニット４８との間の部分６２から分岐している。循環バルブユニット６０は基本的に、油圧ポンプ／原動機アセンブリ４０と流体貯蔵装置４４との間にフロー接続が存在している状態でプレテンションを与えられる。例えば電気的励起によって、循環バルブユニット６０は、当該フロー接続が遮断された状態に置かれ得る。当該状態において、循環バルブユニット６０は、逆止め弁として機能し、当該逆止め弁は、油圧ポンプ／原動機アセンブリ４０から流体貯蔵装置４４へのフローは遮断するが、別の方向におけるフローは通すものである。

循環バルブユニット６０は、ロード／アンロードバルブユニット４８が遮断位置にあり、圧力流体貯蔵装置４２にさらに負荷を与えずとも、流体貯蔵装置４４から、及び、流体貯蔵装置４４へ戻る流体の循環が生じる場合、油圧ポンプ／原動機アセンブリ４０と流体貯蔵装置４４との間にフロー接続を形成するために用いられ得る。これは、油圧ポンプ／原動機アセンブリ４０を通る最小限の流体フローを維持するため、当該アセンブリの領域で発生する熱を排出するために有利であり得る。

循環バルブユニット６０と平行に、さらに１つの過負荷バルブユニット６４が配置されており、当該過負荷バルブユニットは、最大負荷圧力を超える圧力境界値、例えば約330barの圧力境界値において、流体貯蔵装置４４へのフロー接続を開放し、それによって特に導管４６の領域に過剰な圧力が発生することを防止するように寸法設計され得る。

さらに、循環バルブユニット６０及び過負荷バルブユニット６４と平行に、逆止め弁６６が設けられている。当該逆止め弁は、流体貯蔵装置４４から導管４６へ、特に部分６２へのフローを許容し、別方向のフローを遮断し、導管４６の領域における低圧の発生を防止するように接続されている。

電気的励起又は手動操作によって調節される、流体貯蔵装置４４への流路を開放する全てのバルブユニット、すなわち、リリーフバルブユニット５４、手動リリーフバルブユニット５６及び循環バルブユニット６０には、フロー絞り装置６８、７０、７２が配設されており、当該フロー絞り装置は、特に圧力流体貯蔵装置４２と流体貯蔵装置４４との間の圧力差が非常に大きい場合に、流体貯蔵装置４４への流体フローの絞りを生じさせる。

前記駆動システム１０では、油圧駆動支援ユニット３８と、建設機械１０の動作に必要な油圧回路３０、３４との間には、流体交換接続が存在しない。油圧駆動支援ユニット３８は、油圧回路３０、３４と、専ら駆動に適するように、すなわち機械的に、ギア装置２８を介して連結されている。これによって、油圧駆動支援ユニット３８を開回路として、すなわち低圧回路として構成することが可能になる一方で、油圧回路３０、３４は、油圧閉回路として、すなわち高圧回路として構成され得る。

図１に示された駆動システム１０は、様々な動作モードで機能し得る。図１は、油圧駆動支援ユニット３８が以下に記載する循環動作状態に切り替えられた状態を示している。このとき、圧力流体貯蔵装置４２は、流体貯蔵装置４４と接続されていないので、当該装置内に場合によって形成される圧力は、概ね維持されたままである。

例えば図２に示された土壌圧縮機を前進させ、圧縮ローラ２４の振動（Vibration）又は／及び水平振動（Oszillation）運動を利用して地面１８を圧縮するために、駆動システム１０を動作させる場合、ロード／アンロードバルブユニット４８が作動させられるので、当該ロード／アンロードバルブユニットは、圧力流体貯蔵装置４２と油圧ポンプ／原動機アセンブリ４０との間に接続を形成している状態にある。同時に、リリーフバルブユニット５４及び循環バルブユニット６０も始動又は作動させられ、それによって遮断状態となる。当該状態において、駆動ユニット２６は、ギア装置２８を通じて、両方の油圧ポンプ３２、３６を、走行駆動及び質量不均衡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／原動機アセンブリ４０が駆動され、ポンプとして機能し、流体を流体貯蔵装置４４から圧力流体貯蔵装置４２に輸送する。当該状態は、圧力流体貯蔵装置４２の負荷が閾値に達するまで維持され得る。当該閾値は、例えば最大負荷の約85％であり得る。すなわち、最大負荷圧力が約300barの場合、当該負荷の閾値は約255barの負荷圧力に相当し得る。

当該状態に達すると、油圧ポンプ／原動機アセンブリ４４は、ポンプ動作において、輸送性能は低下するものの、さらに動作を継続することができる。それによって、圧力流体貯蔵装置４２から漏れが生じた場合の損失が、当該圧力流体貯蔵装置を特に流体貯蔵装置４４への方向で遮断するバルブユニットを通じて補償され、概ね負荷の閾値に相当する圧力が維持され続ける。

例えば建設機械１２の速度を遅くすべきである、又は、質量不均衡装置の動作が停止すべきであるという理由で、建設機械１２の動作中にエネルギーが放出される場合、油圧回路３０、３４内では、トルク伝達方向の逆転が生じているので、一時的に油圧ポンプ３２、３６は、それぞれの図示されていない油圧原動機によって形成される流体フローによって駆動され、原動機として機能し、トルクをギア装置２８に導入する。当該トルクは、ギア装置２８を通じて、油圧ポンプ／原動機アセンブリ４０に導入可能であり、当該油圧ポンプ／原動機アセンブリ４０は、圧力流体貯蔵装置４２内の圧力をさらに増大させるため、例えば最大負荷圧力に達するまで増大させるために、再びポンプとして使用され得る。このために油圧ポンプ／原動機アセンブリ４０は、より輸送性能の高い状態にされるので、必要又は所望の圧力流体貯蔵装置４２内での圧力形成が達成される。当該プロセスを、圧力流体貯蔵装置４２の最大負荷、すなわち例えば300barの最大負荷圧力に達するまで継続するか、又は、頻繁に繰り返すことができる。この場合、油圧ポンプ／原動機アセンブリ４０は再び、輸送性能又は輸送率がより低い状態に切り替えられ、圧力流体貯蔵装置４２内で、少なくとも１つのエネルギー再生プロセスを利用して最大負荷圧力まで増大させられた圧力が維持されるように尽力される。

両方の油圧回路３０、３４の内１つからエネルギーの再生が可能である場合にのみ、当該エネルギー再生動作を圧力流体貯蔵装置４２にさらに負荷を与えるために用いることができることが指摘される。さらに、当該状態においても、駆動ユニット２６を、付加的なトルクをギア装置２８に導入するために用いることができる。これは特に、エネルギー再生動作に移行可能であるが、同時に圧力流体貯蔵装置４２はまだ、例えば最大負荷の約85％である負荷の閾値の状態に達していない場合である。

特にエネルギー再生動作において、ギア装置２８を介して油圧回路３０、３４と油圧駆動支援ユニット３８との間に直接の接続が存在しており、それによって、エネルギー再生動作において放出されたエネルギーが、例えば駆動ユニット２６を通るように誘導されることなく、油圧駆動支援ユニット３８の方向へ誘導可能であると特に有利である。

例えば建設機械１２が短時間で比較的大きい勾配を克服するか、又は、縁石の縁若しくはその他の障害を越えて移動する必要があるゆえに、１つ又は両方の油圧回路３０、３４の領域に高いトルクの要求が存在する場合、油圧ポンプ／原動機アセンブリ４０を原動機として動作させる際に、駆動支援トルクをギア装置２８に導入し、当該駆動支援トルクをギア装置２８を介して１つ又は両方の油圧回路３０、４０に誘導するため、つまり各油圧ポンプ３２若しくは３６の支援的駆動のために、圧力流体貯蔵装置４２に蓄積されたエネルギーを用いることができる。当該状態では、例えば駆動ユニット２６も動作させることができるので、当該駆動ユニットは、自身が供給可能な最大の駆動トルクを供給することが可能であり、それによって駆動トルク全体はギア装置２８を介して油圧回路３０、３４に誘導される。当該駆動トルク全体は、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構成されている。当該状態に到達するために、ロード／アンロードバルブユニット４８は開放状態に切り替えられるので、圧力流体貯蔵装置４２は、油圧ポンプ／原動機アセンブリ４０を通じて、流体貯蔵装置４４の方向に排出され得る。この駆動支援動作状態において油圧駆動支援ユニット３８によって供給され得るトルクを、原動機動作中の油圧ポンプ／原動機アセンブリ４０の対応する切り替えによって変化させることができる。

油圧ポンプ／原動機アセンブリ４０が循環動作状態で動作し得る状態は、例えば操作レバーをニュートラルの位置に動かすことによって、駆動ユニット２６の回転数が閾値を下回る場合に生じ得る。通常の作動動作では、十分な作動トルクを供給するためには、当該回転数の閾値を下回ることはないか、又は、下回らない方が良い。例えば、このような回転数の閾値は、１分間に1000回転から1200回転の範囲、有利には１分間に約1100回転であり得る。このような状態において、駆動ユニットは例えばアイドリング状態に移行可能であり、アイドリング状態では当該駆動ユニットは、例えば一分間に950回転の回転数で回転する。当該状態では、駆動システム１０を、作動動作又は走行動作において一般的に必要となる比較的高いトルクを供給するために用いるべきではないということが前提となるので、比較的高い貯蔵装置圧力を維持するために圧力流体貯蔵装置４２に継続して負荷を与えることを省略することもできる。例えば、圧力流体貯蔵装置の負荷状態が、負荷の閾値、例えば最大負荷の60％から80％の範囲、好ましくは約70％を超える場合、油圧ポンプ／原動機アセンブリ４０の継続動作が、圧力流体貯蔵装置４２内の非常に高い流体圧力の維持のために調整され、依然として駆動ユニット２６によって駆動される油圧ポンプ／原動機アセンブリ４０が単に流体を流体貯蔵装置４４から、及び、流体貯蔵装置４４へ循環させるために動作する状態に移行されることを規定しても良い。例えば、すでに示したように、圧力流体貯蔵装置４２内で支配的な圧力が約300barである場合に、圧力流体貯蔵装置４２内に最大負荷が存在することが規定されているので、負荷の閾値又は循環動作状態への移行のために負荷の閾値に関連して設定された圧力流体貯蔵装置４２内の圧力は約210barであり得る。つまり、図１において矢印で示されたフロー回路が確立される。当該フロー回路では、輸送される流体の量は、油圧ポンプ／原動機アセンブリ４０の領域で発生する熱を排出するためには十分であるが、同時に、駆動ユニット２６の比較的小さい負荷のみが、油圧ポンプ／原動機アセンブリ４０にこのような駆動トルクを供給するために存在する。これによって、駆動ユニット２６の負荷と、したがってその燃料消費とが減少する。当該循環動作状態では、ロード／アンロードバルブユニット４８と、リリーフバルブユニット５４と、手動リリーフバルブユニット５６とはそれぞれ、圧力流体貯蔵装置４２の負荷状態を維持するために、遮断状態にある。油圧ポンプ／原動機アセンブリ４０によって流体貯蔵装置４４から取り出される流体は、開放状態に切り替えられた循環バルブユニット６０によって、再び流体貯蔵装置４４に戻され得る。

駆動システム１０が循環動作状態にあり、例えば操作レバーの操作又は油圧作動回路３４の始動によって、再びより高い作動トルクが駆動ユニットによって要求される場合、すなわち一般的に、再び駆動システム１０が比較的大きなトルクを供給するために動作する状態に移行する場合、循環動作状態は、循環バルブユニット６０を例えば電気的励起によって再び遮断状態に切り替え、ロード／アンロードバルブユニット４８を開放状態に切り替え、油圧ポンプ／原動機アセンブリ４０を再び圧力流体貯蔵装置４２に負荷を与えるため、又は、さらに負荷を与えるためのポンプとして動作可能にすることによって終了させられ得る。

より大きなトルク要求が予測されない段階における循環動作状態への移行は、すなわち、油圧ポンプ／原動機アセンブリ４０の側のトルク要求の減少によっていずれにせよ存在する供給の損失を減少させることを可能にする。このために、単に循環バルブユニット６０が、図１に示した状態に切り替えられる。すなわち、例えば、当該循環バルブユニット６０がプレテンションを与えられており、油圧ポンプ／原動機アセンブリ４０は比較的輸送性能の小さいポンプとして動作する状態である。条件の内の１つである、回転数の閾値を下回り、圧力の閾値を上回るという条件が満たされておらず、特に圧力流体貯蔵装置４２の負荷が、循環動作状態への移行のために設けられた負荷の閾値を下回っているので、駆動ユニットの回転数が循環動作状態に割り当てられた回転数の閾値を下回る場合に、油圧ポンプ／原動機アセンブリ４０を圧力流体貯蔵装置４２にさらに負荷を与えるために動作させることができる。

駆動システム１０の当該態様によって、駆動ユニット２６を、当該駆動ユニットが供給可能な最大の駆動トルクに関して、この最大の駆動トルクが建設機械１２の動作中に生じる最大の要求トルクよりも小さくなるように構成することが可能になる。このようなトルク要求が存在する状態において、油圧駆動支援ユニット３８は、駆動支援トルクを供給できるので、要求されたトルクに対応する駆動トルク全体を油圧回路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は適切な方法で動作可能となる。

比較的低い最大駆動トルクを有する駆動ユニット２６の当該構成によって、一般的により小さい建設規模の場合に、効率的なエネルギー利用が保証される。当該エネルギー利用では、特に建設機械１２の様々な状態において放出されるエネルギーも、圧力流体貯蔵装置４２に負荷を与えるために利用され得る。

図１に示された駆動システムを、特に油圧駆動支援ユニットの態様に関して、様々な方法で変えることができる。したがって自明のことながら、例えば複数の平行に接続された圧力流体貯蔵装置を設けても良い。様々なバルブ又はバルブユニットを、それぞれ別個に形成され、導管によって互いに接続されたアセンブリとして設けること、又は、バルブブロックに統合することも可能であり、これは、コンパクトではあるが、高い動作安全性をもって動作する態様に寄与する。

さらに、例えば、様々な油圧ポンプを、油圧ポンプ／原動機アセンブリと同様に、ギア装置２８と永久に、すなわちトルクの流れを遮断するような連結装置等は介さずに、連結することが可能である。この例えば斜板ユニットとして構成されたポンプ又はアセンブリの切り替えによって、トルク要求又は流体輸送率若しくは流体輸送性能を変化させることができる。それぞれの油圧回路又は油圧駆動支援ユニットを動作させるべきではない場合、油圧ポンプ又は油圧ポンプ／原動機アセンブリをニュートラルな状態に切り替えることが可能である。

すでに詳細に記載した循環動作状態の準備に関する原則は、特に有利な方法で、態様に関する原則と組み合わせることができる。この態様に関する原則によると、駆動ユニットによって供給可能な最大の駆動トルクは、少なくとも１つの油圧回路を動作させるために準備すべき最大の要求トルクよりも小さい。この構成は一般的に、比較的小さい駆動ユニット、すなわち比較的小さいディーゼル内燃機関の使用につながるので、当該駆動ユニットの負荷軽減は、特に循環動作状態を準備する際には特に有利である。

１０ 駆動システム
１２ 建設機械
１４ 車両後部
１６ 駆動輪
１８ 地面
２０ 運転室
２２ 車両前部
２４ 圧縮ローラ
２６ 駆動ユニット
２８ ギア装置
３０、３４ 油圧回路
３２、３６ 油圧ポンプ
３８ 油圧駆動支援ユニット
４０ 油圧ポンプ／原動機アセンブリ
４２ 圧力流体貯蔵装置
４４ 流体貯蔵装置
４６ 導管
４８ ロード／アンロードバルブユニット
５０ 部分
５２ 導管
５４ リリーフバルブユニット
５６ 手動リリーフバルブユニット
５８ 過負荷バルブユニット
６０ 循環バルブユニット
６２ 部分
６４ 過負荷バルブユニット
６６ 逆止め弁
６８、７０、７２ フロー絞り装置

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１つの油圧回路（３０、３４）と、
   ‐油圧ポンプ／原動機アセンブリ（４０）及び少なくとも１つの圧力流体貯蔵装置（４２）を有する油圧駆動支援ユニット（３８）であって、前記油圧ポンプ／原動機アセンブリ（４０）は、前記駆動ユニット（２６）又は／及び少なくとも１つの油圧回路（３０、３４）と、駆動に適するように連結されているか、又は、連結可能であり、前記油圧ポンプ／原動機アセンブリ（４０）は、負荷動作状態では、前記駆動ユニット（２６）又は／及び少なくとも１つの油圧回路（３０、３４）を通じて、少なくとも１つの圧力流体貯蔵装置（４２）に負荷を与えるためのポンプとして動作可能であり、駆動支援動作状態では、少なくとも１つの前記油圧回路（３０、３４）の前記油圧ポンプ（３２、３６）に駆動支援トルクを供給するための原動機として動作可能である油圧駆動支援ユニット（３８）と、
   を含んでおり、
   前記油圧ポンプ／原動機アセンブリ（４０）が、循環動作状態において、流体を流体貯蔵装置（４４）から、及び、前記流体貯蔵装置（４４）へ輸送するためのポンプとして動作可能であり、さらに、
   少なくとも１つの圧力流体貯蔵装置（４２）の負荷状態が、負荷の閾値を超えている場合、又は／及び、前記駆動ユニット（２６）の駆動回転数が、回転数の閾値を下回っている場合に、前記油圧ポンプ／原動機アセンブリ（４０）が、前記循環動作状態を準備するために動作する駆動システム。
2. 前記油圧ポンプ／原動機アセンブリ（４０）が、循環動作状態において、前記駆動ユニット（２６）によって駆動されることを特徴とする請求項１に記載の駆動システム。
3. 前記負荷の閾値が、少なくとも１つの圧力貯蔵装置（７２）の最大負荷の６０％から８０％の範囲内の負荷を有する負荷状態であり、又は／及び、前記回転数の閾値が、１分間に１０００回転から１２００回転の範囲の回転数であることを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動システム。
4. 前記負荷の閾値が、少なくとも１つの圧力貯蔵装置（７２）の最大負荷の７０％の範囲の負荷を有する負荷状態であり、又は／及び、前記回転数の閾値が、１分間に１１００回転の範囲の回転数であることを特徴とする請求項３に記載の駆動システム。
5. 前記油圧駆動支援ユニット（３８）が、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／原動機アセンブリ（４０）へのフローの方向において前記油圧ポンプ／原動機アセンブリ（４０）と少なくとも１つの前記圧力流体貯蔵装置（４２）との間のフロー接続を選択的に開放／遮断するためにロード／アンロードバルブユニット（４８）を含むこと、及び、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へのフローの方向において少なくとも１つの前記圧力流体貯蔵装置（４２）と前記流体貯蔵装置（４４）との間のフロー接続を選択的に開放／遮断するためにリリーフバルブユニット（５４）を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の駆動システム。
6. 前記ロード／アンロードバルブユニット（４８）が、フロー接続を遮断する基本状態となるようにプレテンションを与えられていること、又は／及び、前記リリーフバルブユニット（５４）が、フロー接続を開放する基本状態となるようにプレテンションを与えられていることを特徴とする請求項５に記載の駆動システム。
7. 前記油圧駆動支援ユニット（３８）が、前記油圧ポンプ／原動機アセンブリ（４０）と前記流体貯蔵装置（４４）との間の流路において、少なくとも前記油圧ポンプ／原動機アセンブリ（４０）から前記流体貯蔵装置（４４）へのフローの方向において前記油圧ポンプ／原動機アセンブリ（４０）と前記流体貯蔵装置（４４）との間のフロー接続を選択的に開放／遮断するために、循環バルブユニット（６０）を含む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. 前記油圧ポンプ／原動機アセンブリ（４０）と前記流体貯蔵装置（４４）との間の流路に、フロー絞り装置（７２）が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の駆動システム。
9. 前記油圧ポンプ／原動機アセンブリ（４０）と前記循環バルブユニット（６０）との間の流路に、フロー絞り装置（７２）が設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. 前記循環バルブユニット（６０）が、前記油圧ポンプ／原動機アセンブリ（４０）と前記流体貯蔵装置（４４）との間のフロー接続を開放する基本状態においてプレテンションを与えられていることを特徴とする請求項７から９のいずれか一項に記載の駆動システム。
11. 前記油圧駆動支援ユニット（３８）が、開回路を含むことを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の駆動システム。
12. 少なくとも１つの流体回路（３０、３４）と前記油圧駆動支援ユニット（３８）との間に、流体交換接続が存在しないことを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の駆動システム。
13. 各流体回路（３０、３４）と前記油圧駆動支援ユニット（３８）との間に、流体交換接続が存在しないことを特徴とする請求項１２に記載の駆動システム。
14. 前記駆動ユニット（２６）がディーゼル内燃機関を含むことを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の駆動システム。
15. 請求項１から１４のいずれか一項に記載の駆動システム（１０）を含む自走式建設機械。
16. 自走式建設機械のための駆動システムを動作させるための方法であって、前記駆動システムは、
    ‐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１つの油圧回路（３０、３４）と、
    ‐油圧ポンプ／原動機アセンブリ（４０）及び少なくとも１つの圧力流体貯蔵装置（４２）を有する油圧駆動支援ユニット（３８）であって、前記油圧ポンプ／原動機アセンブリ（４０）は、前記駆動ユニット（２６）又は／及び少なくとも１つの油圧回路（３０、３４）と、駆動に適するように連結されているか、又は、連結可能であり、前記油圧ポンプ／原動機アセンブリ（４０）は、負荷動作状態では、前記駆動ユニット（２６）又は／及び少なくとも１つの油圧回路（３０、３４）を通じて、少なくとも１つの圧力流体貯蔵装置（４２）に負荷を与えるためのポンプとして動作可能であり、駆動支援動作状態では、少なくとも１つの前記油圧回路（３０、３４）の前記油圧ポンプ（３２、３６）に駆動支援トルクを供給するための原動機として動作可能である油圧駆動支援ユニット（３８）と、
    を含み、前記方法においては、前記油圧ポンプ／原動機アセンブリ（４０）が、循環動作状態において、流体を流体貯蔵装置（４４）から、及び、前記流体貯蔵装置（４４）へ輸送するためのポンプとして動作し、
    少なくとも１つの前記圧力流体貯蔵装置（４２）の負荷状態が、負荷の所定の閾値を上回っており、又は／及び、前記駆動ユニット（２６）の駆動回転数が、回転数の所定の閾値を下回っている場合に、前記油圧ポンプ／原動機アセンブリ（４０）が循環動作状態で動作し、
    少なくとも１つの圧力貯蔵装置（４２）の負荷状態が、負荷の所定の閾値を上回っている場合、前記油圧ポンプ／原動機アセンブリ（４０）が、回転数の閾値を下回った後所定の時間にわたり、循環動作状態を準備するために動作することを特徴とする方法。

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