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Die Erfindung betrifft einen hydrostatischen Fahrantrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein mobiles Arbeitsgerät mit einem derartigen hydrostatischen Fahrantrieb.
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Derartige hydrostatische Fahrantriebe können allgemein bei Fahrzeugen, insbesondere jedoch bei landwirtschaftlichen Nutzfahrzeugen, wie Traktoren verwendet werden.
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In der
DE 10 2006 058 802 A1 ist ein hydrostatischer Fahrantrieb offenbart, bei dem mehrere Hydromotoren über eine gemeinsame Verstellpumpe mit Druckmittel versorgt sind. Im einfachsten Fall ist ein Hydromotor der Vorderachse und ein Hydromotor der Hinterachse zugeordnet, so dass bei Druckmittelversorgung beider Hydromotoren (Achsmotoren) Vor- und Hinterradachse angetrieben sind. Bei einem aufwendigeren Ausführungsbeispiel wird jedem Rad der Vorder- und Hinterachse jeweils ein Hydromotor (Radmotor) zugeordnet, von denen wiederum zwei in Reihe geschaltet sind, so dass bei einem Allradantrieb die linken bzw. die rechten Räder über zwei in Reihe geschaltete Hydromotoren angetrieben werden.
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Im Druckmittelströmungspfad zwischen den beiden in Reihe geschalteten Hydromotoren ist ein Schaltventil angeordnet, das in eine Öffnungsstellung vorgespannt ist, in der eine Bypassleitung aufgesteuert ist, über die das Druckmittel vom Ablauf des stromaufwärtigen Hydromotors bei Umgehung des stromabwärtigen Hydromotors zur Niederdruckseite des Fahrantriebs zurückströmt, so dass entsprechend nur die dem stromaufwärtigen Hydromotor zugeordnete Achse angetrieben wird, während der stromabwärtige Hydromotor sozusagen leer mitläuft, da er vom Fahrzeug „mit genommen“ wird. Zum Umschalten dieses Zweiradantriebs auf Vierradantrieb wird das Schaltventil in eine Sperrstellung gebracht, in der die Bypassleitung zum Niederdruck abgesperrt ist, so dass auch der zweite Hydromotor mit Druckmittel versorgt wird. Das Umschalten von Zweirad- auf Vierradantrieb erfolgt bei dieser Lösung willkürlich und ist von der Erfahrung eines Fahrers abhängig.
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In der
DE 196 48 706 C2 ist ein hydrostatischer Fahrantrieb mit zwei Hydromotoren offenbart, die jeweils einem Rad einer Fahrzeugachse zugeordnet sind. Bei diesem hydrostatischen Fahrantrieb ist eine Ventileinrichtung vorgesehen, über die die beiden Hydromotoren in Reihe oder parallel geschaltet werden können. Bei einer Parallelschaltung sind beide Hydromotoren praktisch mit der gleichen Druckdifferenz beaufschlagt, so dass sich bei einer Kurvenfahrt ein interner Ausgleich der Durchflussmengen der beiden Hydromotoren ergibt. Bei einer Reihenschaltung kann es bei Kurvenfahrt durch die unterschiedlichen Drehzahlen zu Kavitationen kommen, allerdings ist in Reihenschaltung ein synchroner Lauf beider Hydromotoren eher gewährleistet.
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In der
DE 10 2009 035 281 A1 ist ein gattungsgemäßer hydrostatischer Fahrantrieb gezeigt, bei dem den beiden jeweils in Reihe geschalteten Hydromotorpaaren eine Umgehungsleitung zugeordnet ist, über die der Zulauf der jeweils stromabwärts gelegenen Hydromotoren mit deren Ablauf verbunden ist. In dieser Umgehungsleitung sind zwei Vorspannventile in Form von federbelasteten Rückschlagventilen angeordnet, die in jeweils entgegen gesetzter Richtung öffnen, und denen ein Schaltventil zugeordnet ist, über das diese Umgehungsleitung in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Fahrzeugs auf- oder zugesteuert werden kann. Weiterhin ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass die vorstehend erläuterten Fahrantriebe eine Knicklenkung aufweisen. Bei dieser sind zwei Achsen eines mobilen Arbeitsgerät mit einem Gelenk verbunden und relativ zueinander, beispielsweise über Hydraulikzylinder, verschwenkbar. Einer jeweiligen Achse sind hierbei zwei Räder zugeordnet, die jeweils von einem Hydromotor antreibbar sind. Hydraulisch kann der Fahrantrieb hierbei insbesondere entsprechend der
DE 10 2006 058 802 A1 ausgestaltet sein. Bei einer Lenkbewegung der Knicklenkung, das heißt bei einem Verschwenken der Achsen relativ zueinander, werden zwei Räder einer Seite des die Knicklenkung aufweisenden Fahrzeugs entlang einer kurvenähnlichen Bahn aufeinander zu bewegt, während sich die zwei Räder der anderen Seite voneinander weg bewegen. Die Räder einer jeweiligen Seite und somit die Hydromotoren einer jeweiligen Reihe werden durch die Lenkbewegung mit gegensinnigen Drehmomenten beaufschlagt. Durch die gegensinnigen Drehmomente steigt der Druck im Druckmittelströmungspfad zwischen den in Reihe angeordneten Hydromotoren, die den sich aufeinander zu bewegenden Rädern zugeordnet sind, an, während der Druck im Druckmittelströmungspfad zwischen den Hydromotoren der anderen Reihe abfällt.
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Dieser einseitige Druckaufbau zwischen den beiden kurveninneren Hydromotoren ist insbesondere bei einer Lenkung des mobilen Arbeitsgerätes im Stillstand problematisch, da dieser Druckaufbau der Lenkbewegung entgegen wirkt.
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Aus der nachveröffentlichten
DE 10 2011 118 255 A1 ist ein hydrostatischer Fahrantrieb mit einer Hydropumpe zum Antreiben von vier Hydromotoren, von denen jeweils zwei in Reihe geschaltet sind, bekannt. Der Ablauf eines ersten von zwei in Reihe geschalteten Hydromotoren ist über einen Druckmittelströmungspfad mit dem Zulauf des zweiten Hydromotors verbunden. Die jeweiligen Druckmittelströmungspfade zwischen jeweils zwei in Reihe angeordneten Hydromotoren sind über ein Steuerventil verbindbar. Bei dem Steuerventil handelt es sich um ein Wegeventil, insbesondere um ein Proportionalwegeventil, welches anhand einer Lenkbewegung eines Fahrers und somit unabhängig von einem Eingreifen des Fahrers gesteuert werden kann. Dazu ist das Steuerventil über eine Steuerleitung mit der hydraulischen Lenkung verbunden.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen hydrostatischen Fahrantrieb und ein mobiles Arbeitsgerät mit einem derartigen Fahrantrieb zu schaffen, durch die auch Lenkbewegungen im Stillstand ermöglicht oder vereinfacht sind.
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Diese Aufgabe wird im Hinblick auf den hydrostatischen Fahrantrieb durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und im Hinblick auf das mobile Arbeitsgerät durch die Merkmale des nebengeordneten Patentanspruchs 9 gelöst.
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Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Der erfindungsgemäße hydrostatische Fahrantrieb hat eine Hydropumpe, die über Arbeitsleitungen in Druckmittelverbindung mit vier Hydromaschinen, insbesondere Hydromotoren steht, die paarweise angeordnet sind. Dabei bilden die Hydromotoren einer Seite des mobilen Arbeitsgerätes ein Paar. Die Hydromotoren eines Paares sind jeweils in Reihe geschaltet, wobei der Ablauf eines ersten der beiden Hydromotoren über einen Druckmittelströmungspfad mit dem Zulauf des zweiten Hydromotors verbunden ist.
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Der eingangs geschilderte unerwünschte Druckaufbau im Druckmittelströmungspfad zwischen den Hydromotoren eines Paares wird erfindungsgemäß durch eine Ventileinrichtung vermieden oder zumindest verringert, über die der mit dem höheren Druck beaufschlagte Druckmittelströmungspfad zur Entlastung mit einer der Arbeitsleitungen oder einen Niederdruckbereich verbindbar ist. Mit anderen Worten gesagt, diese Ventileinrichtung stellt bei einem Druckaufbau eine Druckmittelverbindung zur Arbeitsleitung oder einem den Niederdruck führenden Bereich her, so dass der betreffende Druckmittelströmungspfad entlastet und somit die Lenkbewegung eines knickgelenkten mobilen Arbeitsgerätes deutlich gegenüber den herkömmlichen Lösungen vereinfacht ist.
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Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung wird der mit dem höheren Druck beaufschlagte Druckmittelströmungspfad mit der als Zulaufleitung dienenden Arbeitsleitung verbunden. Diese kann Pumpendruck aufweisen. Damit fließt im normalen Betrieb des Fahrantriebes, wenn sich in den Druckmittelströmungspfaden zwischen den Hydromotoren wegen großen Schlupfes der stromauf angeordneten Hydromotoren ein Druck aufbaut, der höher als der Niederdruck ist, kein Druckmittel aus den Druckmittelströmungsfaden über die erfindungsgemäße Ventileinrichtung weg, da der Druck in der als Zulaufleitung dienenden Arbeitsleitung stets höher als der Druck in den Druckmittelströmungspfaden ist.
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Die Ventileinrichtung ist mit einem ersten Wechselventil oder einer entsprechend wirkenden Ventileinrichtung ausgeführt, deren Eingänge mit den beiden Druckmittelströmungspfaden verbunden sind, so dass der größere der beiden Drücke in diesen Druckmittelströmungspfaden abgegriffen wird. Der Ausgang des Wechselventils oder der entsprechenden Einrichtung ist über eine Entlastungsleitung mit einem Ausgang eines weiteren Wechselventils oder einer entsprechenden Ventileinrichtung verbunden, deren Eingänge in Druckmittelverbindung mit den Arbeitsleitungen stehen. Dementsprechend wird bei einem Druckaufbau in einem der Druckmittelströmungspfade eine Druckmittelverbindung zu einer Arbeitsleitung aufgesteuert, so dass der betreffende Druckmittelströmungspfad druckentlastet wird.
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Um im Fahrbetrieb eine unerwünschte Bypass-Strömung von der den höheren Druck führenden Arbeitsleitung zu dem oder den Druckmittelströmungspfaden zwischen den Hydromotorpaaren zu verhindern, kann in der Entlastungsleitung ein Rückschlagventil vorgesehen sein, das eine Druckmittelströmung nur in Richtung zur Arbeitsleitung zulässt und in Gegenrichtung sperrt.
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Diesem Rückschlagventil kann dann ein Stromventil, beispielsweise eine Blende, eine Drossel oder ein Shuttle zugeordnet werden, das dafür sorgt, dass bei der beschriebenen Entlastungsströmung ein Druckabfall erfolgt.
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Die Ventileinrichtung hat, insbesondere alternativ zum ersten Wechselventil oder einer entsprechend wirkenden Ventileinrichtung, zwei Rückschlagventile und ein Wechselventil. Die beiden Rückschlagventile haben jeweils einen federbelasteten Schließkörper, und ihre Öffnungsrichtungen sind zur Entlastungsleitung gerichtet. Die Entlastungsleitung ist mit einem Ausgang des Wechselventils verbunden, dessen beiden Eingänge mit den Arbeitsleitungen verbunden sind.
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Bei einer kompakten Weiterbildung sind die beiden Rückschlagventile in einem Ventilblock integriert, in dem auch eine Spülventileinheit integriert ist. Vorzugsweise weist die Spülventileinheit ein Spülventil, eine Düse und ein Druckhalteventil auf.
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Bei einer besonders kompakten Weiterbildung ist auch das Wechselventil in den Ventilblock integriert.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung hat der erfindungsgemäße Fahrantrieb ein Druckabschaltventil, über das Steuerdruckmittel aus einer Steuerdruckleitung abgelassen werden kann. Über diese Steuerdruckleitung kann von einer Speisepumpe über ein Pumpenregelventil ein Stellzylinder der Hydropumpe mit Steuerdruckmittel versorgt werden. Ein in Öffnungsrichtung des Druckabschaltventils wirkender Steuerdruckraum ist zusammen mit der Entlastungsleitung mit dem Ausgang des Wechselventils verbunden. Damit kann das erfindungsgemäße Wechselventil auch für die Ansteuerung des Druckabschaltventils genutzt werden, oder das Wechselventil des Druckabschaltventils kann auch für die erfindungsgemäße Entlastung der Druckmittelströmungspfade zwischen den Hydromotoren genutzt werden. Damit ist der vorrichtungstechnische Aufwand bei Fahrantrieben mit Druckabschaltventil und mit der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung verringert.
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Der hydrostatische Fahrantrieb ist vorzugsweise als geschlossener hydraulischer Kreislauf ausgeführt.
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Das erfindungsgemäße mobile Arbeitsgerät ist mit einem derartigen hydrostatischen Fahrantrieb und einer Knicklenkung ausgeführt.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 einen Schaltplan eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen hydrostatischen Fahrantriebs
- 2 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts des Schaltplans aus 1
- 3 einen Ausschnitt eines Schaltplans eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen hydrostatischen Fahrantriebs
- 4 einen Schaltplan eines Ventilblocks eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen hydrostatischen Fahrantriebs und
- 5 einen Schaltplan eines vierten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen hydrostatischen Fahrantriebs.
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Ein hydrostatischer Fahrantrieb 1 gemäß 1 wird bei einem knickgelenkten mobilen Arbeitsgerät, zum Beispiel bei einem Ackerschlepper, eingesetzt. Das Arbeitsgerät ist mit einem Allradantrieb ausgeführt, der je nach Betriebsbedingungen im Zweiradantriebs- oder Vierradantriebsmodus betreibbar ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind Rädern 2, 4 einer Vorderachse und Rädern 6, 8 einer Hinterachse jeweils ein Radmotor zugeordnet, die im Folgenden als Hydromotoren 10, 12 (bspw. Hinterachse) bzw. 14, 16 (bspw. Vorderachse) bezeichnet sind. Dabei sind jeweils zwei Hydromotoren 10, 14; 12, 16 jeder Achse in Reihe zu einem Hydromotorpaar geschaltet. Die Druckmittelversorgung der Hydromotoren 10, 12, 14, 16 erfolgt über eine Verstellpumpeneinheit 18, die durch den Motor des mobilen Arbeitsgerätes, im vorliegenden Fall einen Verbrennungsmotor 20, angetrieben ist. Eine Ausgangswelle des Verbrennungsmotors 20 ist über eine Kupplung 22 mit einer Antriebswelle 24 der Verstellpumpeneinheit 18 verbunden. Der Aufbau einer derartigen Verstellpumpeneinheit 18 ist aus dem Stand der Technik bekannt, so dass hier nur die zum Verständnis der Erfindung erheblichen Bauelemente erläutert werden.
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Eine derartige Verstellpumpeneinheit 18 hat eine über Null verschwenkbare Verstellpumpe 26, die beispielsweise als Axialkolbenpumpe ausgeführt sein kann, deren Schwenkwinkel über einen Stellzylinder 28 verstellbar ist. Dessen Einstellung erfolgt über ein elektrisch verstellbares, bspw. als Servoventil ausgeführtes Pumpenregelventil 30, das über zwei Proportionalmagneten 32, 34 aus einer Neutralposition heraus in eine Regelposition verstellbar ist, in der Druckmittel in einen der zwei Steuerräume 36, 38 des Stellzylinders 28 geleitet und der andere Steuerraum mit dem Tank verbunden wird, so dass der Kolben des Stellzylinders 28 aus- oder eingefahren wird, wobei diese Kolbenbewegung jeweils gegen die Kraft einer von zwei Rückführfedern 40, 42 erfolgt. Die Lage des Kolbens des Stellzylinders 28 wird über ein Rückführgestänge 44 zurück zum Pumpenregelventil 30 gemeldet. Die Stellbewegung des Stellzylinders 28 endet, wenn das auf das Rückführgestänge 44 wirkende Moment im Gleichgewicht mit dem durch den Steuerstrom für die Proportionalmagneten 32, 34 hervorgerufenen magnetischen Moment steht; das Regelventil 30 befindet sich dann wieder etwa in seiner Mittellage. Dadurch ist gewährleistet, dass jedem Steuerstrom (Ansteuerung der Proportionalmagneten 32, 34) eine Auslenkung des Stellzylinders 28 und damit ein Pumpenförderstrom zugeordnet ist.
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In der Verstellpumpeneinheit 18 entstehende Leckage wird über eine Leckageleitung 46 zu einem Tank T zurückgeführt.
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Die über Null verschwenkbare Verstellpumpe 26 ist über zwei Arbeitsleitungen mit der Hydromotorenanordnung 10, 12, 14, 16 verbunden, wobei im Folgenden angenommen sei, dass die Verstellpumpe 26 so eingestellt ist, dass das Druckmittel in eine in 1 oben liegende Arbeitsleitung, im Folgenden Zulaufleitung 48 genannt, gefördert wird, die somit die Hochdruckleitung bildet, während das Druckmittel von den Hydromotoren über eine andere Arbeitsleitung, im Folgenden Ablaufleitung 50 (Niederdruckseite) genannt, zum Zulaufanschluss der Verstellpumpe 26 zurück strömt. Bei einem Verschwenken der Verstellpumpe 26 über Null wird die Druckmittelströmungsrichtung umgedreht, so dass die mit dem Bezugszeichen 50 versehene Arbeitsleitung dann die Zulaufleitung und die mit dem Bezugszeichen 48 versehene Arbeitsleitung die Ablaufleitung bildet.
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Der Fahrantrieb 1 ist somit als geschlossener Kreislauf ausgeführt, wobei eventuelle Leckageverluste aus dem Tank T ausgeglichen werden können. Hierzu ist eine Speisepumpe 52 vorgesehen, die ebenfalls über die Antriebswelle 24 angetrieben ist. Über diese Speisepumpe 52 wird Druckmittel aus dem Tank T angesaugt und über Speiseventileinheiten 74, 76 zur jeweiligen Niederdruckseite, d.h. der im Ablauf liegenden Arbeitsleitung gefördert. Diese beiden Speiseventileinheiten 74, 76 bestehen im Prinzip jeweils aus einem Druckbegrenzungsventil und einem parallel geschalteten Rückschlagventil, das eine Druckmittelströmung zur zugeordneten Arbeitsleitung zulässt und in Gegenrichtung sperrt. Von der Zulaufleitung 48 und der Ablaufleitung 50 zweigen jeweils Leitungsabschnitte 58, 60 ab, die zu Anschlüssen A, B einer Ventileinrichtung 56 führen. Ein jeweiliger Leitungsabschnitt 61 und 62 zwischen den jeweils in Reihe angeordneten Hydromotoren 10, 14 beziehungsweise 12, 16 ist über einen Kanal 63 beziehungsweise 65 an einen Anschluss C1 beziehungsweise C2 der Ventileinrichtung 56 angeschlossen.
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Eventuelle Leckagen der Hydromotoren 10 bis 16 werden über interne Leckageleitungen 64 zum Tank T abgeleitet.
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Wie in 1 angedeutet, können zusätzlich zur Speisepumpe 52 noch weitere Speisepumpen zur Druckmittelversorgung weiterer Verbraucher oder zum Ausgleich von Leckagen vorgesehen sein. Über die Speisepumpe 52 wird in an sich bekannter Weise auch das Steueröl zum Verstellen des Stellzylinders 28 bereit gestellt. Hierzu zweigt von der Speiseleitung 54 eine Steuerleitung 68 ab, die zum Eingang des Pumpenregelventils 30 geführt ist. Der Druck in der Speiseleitung 54 ist über ein Speisedruckbegrenzungsventil 70 begrenzt. Zum Ausgleich einer Leckage kann somit über die Speisepumpe 52 Druckmittel in die Niederdruckseite eingespeist werden.
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Der Grundaufbau eines derartigen Fahrantriebs ist aus dem eingangs genannten Stand der Technik, beispielsweise der
DE 10 2006 058 802 A1 und der
DE 10 2009 035 281 A1 bekannt, so dass unter Verweis auf diese Druckschriften auf weitere Erläuterungen zum pumpenseitigen Teil des Fahrantriebs 1 verzichtet werden kann.
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Der Fahrantrieb hat noch eine Spülventileinheit 82, über die Druckmittel aus dem jeweiligen Niederdruckzweig, insbesondere aus der Ablaufleitung 50, abgezweigt und über einen Filter 84 und ggf. einen Kühler zum Tank T abströmen und somit regeneriert werden kann. Das entnommene Druckmittel wird über die Speisepumpe 52 auf dem oben beschriebenen Weg ausgeglichen.
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Anhand 2 wird nunmehr die Ventileinrichtung 56 näher erläutert.
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Gemäß 2 ist die Ventileinrichtung 56 zweiteilig mit einem dem Leitungsabschnitt 61 zwischen den Hydromotoren 10 und 14 zugeordneten in der 2 unteren Ventileinheit 86 und einer dem Leitungsabschnitt 62 zwischen den Hydromotoren 12 und 16 zugeordneten oberen Ventileinheit 88 ausgebildet. Die Ventileinheiten 86 und 88 sind in einem Ventilblock 90 zusammengefasst, bei dem es sich um einen sogenannten High Efficient Traction (HET) Block handelt. Dieser weist die Anschlüsse C1 und C2 auf, an die die Kanäle 63 beziehungsweise 65 angeschlossen sind. Die beiden Kanäle 63, 65 gehen über in Bypassleitungsabschnitte 96, 98 der Ventileinheiten 86, 88, wobei in jedem Bypassleitungsabschnitt 96, 98 ein als Stromregelventil ausgebildetes Mengenbegrenzungsventil 100 beziehungsweise 102 angeordnet ist. Die Bypassleitungsabschnitte 96 und 98 münden stromabwärts ihrer Mengenbegrenzungsventile 100 beziehungsweise 102 in einer gemeinsamen Verzweigungsleitung 104, die mit den Anschlüssen A und B der Ventileinrichtung 56 verbunden ist. Stromabwärts der Mündung der Bypassleitungsabschnitte 96 und 98 in der Verzweigungsleitung 104 ist jeweils ein sich in Druckmittelströmungsrichtung hin zum Anschluss B beziehungsweise A öffnendes federvorgespanntes Rückschlagventil 106 beziehungsweise 108 angeordnet, das jeweils bei einem relativ hohen Druck, beispielsweise bei 14 bar öffnet und somit einen Druckmittelströmungspfad zum jeweiligen niederdruckseitigen Anschluss B oder A freigibt. Das jeweils andere Rückschlagventil wird durch den höheren Druck im Hochdruckzweig zugehalten.
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Die Speiseleitung 54 ist über einen Speisekanal 94 an den Anschluss PSp der Ventileinrichtung 56 angeschlossen und verzweigt dann in Speiseleitungsabschnitte 110 und 112. In jedem dieser Speiseleitungsabschnitte ist ein federvorgespanntes Speiserückschlagventil 114 beziehungsweise 116 angeordnet. Das Speiserückschlagventil 114 ermöglicht eine Druckmittelverbindung zum Bypassleitungsabschnitt 96, während das andere Speiserückschlagventil 116 eine Druckmittelverbindung zum Bypassleitungsabschnitt 98 ermöglicht und in Gegenrichtung sperrt.
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Die Speiserückschlagventile 114 beziehungsweise 116 öffnen in einer Druckmittelströmungsrichtung hin zum Bypassleitungsabschnitt 96 beziehungsweise 98 bei einem vergleichsweise geringem Druck von etwa 1 bar, sodass Druckmittel über die Speisepumpe 52 aus 1, die Speiseleitung 54, den Speisekanal 94 und das in jeweiligen Niederdruckzweig liegende Speisedruckbegrenzungsventil 114 oder 116 in den Niederdruckbereich zwischen den Hydromotoren 10, 14 oder 12, 16 eingeleitet werden kann. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass am jeweiligen Zulauf der stromabwärts gelegenen Hydromotoren, das heißt im vorliegenden Fall der Hydromotoren 14, 16, zumindest der Speisepumpendruck anliegt.
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Stromabwärts der Einmündung der Speiseleitung 110 beziehungsweise 112 in den Bypassleitungsabschnitt 96 beziehungsweise 98 und stromaufwärts des Mengenbegrenzungsventils 100 beziehungsweise 102 zweigt von dem jeweiligen Bypassleitungsabschnitt 96 beziehungsweise 98 eine Bypassleitung 118 beziehungsweise 120 ab. In dieser ist jeweils ein als Druckwaage aufgebautes Bypassventil 122 beziehungsweise 124 angeordnet, das jeweils einen über eine Federkraft einer Ventilfeder in eine Schließstellung vorgespannten Ventilschieber aufweist. In gleicher Richtung wirkt auch ein Druck stromabwärts des jeweiligen Mengenbegrenzungsventils 100 beziehungsweise 102. In Öffnungsrichtung wirkt ein Druck stromaufwärts des Mengenbegrenzungsventils 100 beziehungsweise 102 auf den Ventilschieber des jeweiligen Bypassventils 118 beziehungsweise 120. Demzufolge öffnet das Bypassventil 118 beziehungsweise 120, wenn eine Druckdifferenz über dem Mengenbegrenzungsventil 100 beziehungsweise 102 gleich dem Druckäquivalent der dem Bypassventil 122 beziehungsweise 124 zugeordneten Ventilfeder ist. In diesem Fall kann dann Druckmittel über die Speisepumpe 52 aus 1 am Mengenbegrenzungsventil 100 beziehungsweise 102 vorbei in die Verzweigungsleitung 104 strömen.
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Das Mengenbegrenzungsventil 100 beziehungsweise 102 ist jeweils als Stromregelventil ausgeführt, das den maximalen Volumenstrom des Hydromotorpaars 10, 14 beziehungsweise 12, 16 zur Niederdruckseite begrenzt. Das Stromregelventil 100 beziehungsweise 102 ist durch eine Messblende 126 beziehungsweise 128 und eine stromabwärts davon angeordnete Druckwaage 130 beziehungsweise 132 gebildet, deren Ventilschieber in Öffnungsrichtung von der Kraft einer Druckwaagenfeder und dem Druck stromabwärts der Messblende 126 beziehungsweise 128 und in Schließrichtung vom Druck stromaufwärts der Messblende 126 beziehungsweise 128 beaufschlagt ist. Über die Druckwaage 130 beziehungsweise 132 wird somit der Druckmittelvolumenstrom über der Messblende 126 beziehungsweise 128 begrenzt. Das heißt, je nach Auslegung des Mengenbegrenzungsventils 100 beziehungsweise 102 strömt über den Druckmittelströmungspfad 92 beziehungsweise 94 vom Ablauf der stromaufwärts gelegenen Hydromotoren 10, 12 Druckmittel zum Niederdruck ab, sodass sich im Zulauf zu den stromabwärts gelegenen Hydromotoren 14, 16 kein übermäßiger Druck aufbauen kann. Demzufolge werden bei einem griffigen Untergrund (kein Schlupf) die beiden stromaufwärts gelegenen Hydromotoren 10, 12 und die entsprechenden Räder 2, 4, siehe 1, angetrieben, während die beiden stromabwärtigen Hydromotoren 14, 16 lediglich über das Fahrzeug „mitgenommen werden“ und somit leer laufen. Die Drehzahl der Hydromotoren 10 bis 16 ist jedoch gleich. Der maximal zulässige Druckmittelvolumenstrom durch das Mengenbegrenzungsventil 100 beziehungsweise 102 ist so ausgelegt, dass sich bei einem gewissen Schlupf an den Rädern 2, 4, siehe 1, und den entsprechenden Hydromotoren 10, 12 durch die daraus resultierende Erhöhung der Drehzahl der Hydromotoren 10, 12 im Zulauf zu den beiden anderen Hydromotoren 14, 16 ein Druck aufbaut, sodass diese dann zugeschaltet werden und das Fahrzeug mit Allradantrieb fährt. Das heißt durch entsprechende Auslegung des Mengenbegrenzungsventils 100 beziehungsweise 102 kann der zulässige Schlupf an dem jeweiligen stromaufwärts gelegenen Hydromotor 10, 12 bestimmt werden. Bei Überschreiten dieses Schlupfes der Räder 2 beziehungsweise 4 wird dann der jeweilige stromabwärts gelegene Hydromotor 14 beziehungsweise 16 zugeschaltet. Ein Eingriff einer Bedienperson ist nicht erforderlich, sodass eine Fahrsicherheit und ein Bedienkomfort ganz wesentlich verbessert sind.
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Die vorbeschriebene Umschaltung von Zweiradantrieb zu Vierradantrieb erfolgt selbstverständlich auch bei Verschwenken der Verstellpumpe 26 über Null und der entsprechenden Fahrtrichtungsumkehr.
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Prinzipiell kann man das Mengenbegrenzungsventil 100 beziehungsweise 102 auch verstellbar ausführen, sodass der zulässige Schlupf je nach Betriebsbedingungen oder Fahrtrichtung veränderbar ist.
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Zur Vermeidung eines unerwünschten Druckaufbaus zwischen den beiden kurveninnenseitigen Hydromotoren beim Lenken des stillstehenden mobilen Arbeitsgerätes ist eine erfindungsgemäße Ventileinrichtung 134 vorgesehen. Diese hat ein erstes Wechselventil 136, über das der größere der Drücke in den Bereichen zwischen den Hydromotorpaaren 10, 14 beziehungsweise 12, 16 abgegriffen wird. Im konkreten Fall sind die beiden Eingänge des ersten Wechselventils 136 an den Kanal 63 beziehungsweise 65 beziehungsweise an den Leitungsabschnitt 61 beziehungsweise 62 angeschlossen. Der Ausgang des ersten Wechselventils 136 mündet in einer Entlastungsleitung 138, die zum Ausgang eines zweiten Wechselventils 142 führt. Die beiden Eingänge dieses Wechselventils 142 sind an die beiden Arbeitsleitungen, konkret die Zulaufleitung 48 und die Ablaufleitung 50 angeschlossen. In der Entlastungsleitung 138 sind zwischen den beiden Wechselventilen 136, 142 eine Blende 144 und ein Entlastungsrückschlagventil 146 angeordnet. Letzteres ermöglicht eine Druckmittelströmung vom Ausgang des Wechselventils 136 zum Eingang des Wechselventils 142 und sperrt eine Strömung in Gegenrichtung. Anstelle der Blende 144 kann selbstverständlich auch eine andere entsprechende Ventileinrichtung verwendet werden, über die ein Druckabfall bei einer Druckmittelströmung erzeugt wird. So kann beispielsweise eine Drossel oder ein Shuttle anstelle der Blende 144 verwendet werden.
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Bei einem Lenken im Stillstand baut sich, wie eingangs erläutert, zwischen den Hydromotoren des kurveninnenliegenden Hydromotorpaares ein Druck auf. Der betreffende hochdruckseitige Leitungsabschnitt 61 beziehungsweise 62 wird dann über das erste Wechselventil 136 mit der Entlastungsleitung 138 verbunden. Im Stillstand kann in den beiden Arbeitsleitungen in etwa der gleiche Druck anliegen. Hier sei angenommen, dass in der zulaufseitigen Arbeitsleitung, das heißt in der Zulaufleitung 48 der höhere Druck anliegt, so dass das Wechselventil 142 in die dargestellte Position geschaltet wird und somit die Entlastungsleitung 138 mit der Zulaufleitung 48 verbunden ist. Das Druckmittel kann über die Blende 144, das sich öffnende Entlastungsrückschlagventil 146 und das Wechselventil 142 in die einen niedrigeren Druck führende Arbeitsleitung, im vorliegenden Fall die Zulaufleitung 48 abströmen.
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Im Fahrbetrieb und einem entsprechenden Druckaufbau in der Zulaufleitung 48 wird eine Druckmittelströmung in Gegenrichtung durch das Entlastungsrückschlagventil 146 unterbunden. Diese Funktion ist für Vorwärts- und Rückwärtsfahrt gleich, da der Unterschied lediglich darin besteht, dass das eine Mal in der Arbeitsleitung und das andere Mal in der Arbeitsleitung Hochdruck wirkt und die andere Arbeitsleitung dann jeweils niederdruckseitig angeordnet ist.
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Die erfindungsgemäße Ventileinrichtung 134 ermöglicht es ohne Eingriff der Bedienperson ein knickgelenktes mobiles Arbeitsgerät auch im Stillstand zu lenken.
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Die Lenkzylinder aufweisende Knicklenkung ist hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt, weswegen für weitergehende Informationen auf diesen verwiesen wird. Eine Schwenkachse 140 der Knicklenkung ist in 2 dargestellt, die etwa im Schnittpunkt zweier die Hydromotoren 10, 16 beziehungsweise 12, 14 verbindenden Diagonalen liegt. Durch die Knicklenkung sind die Hinterachse mit den Rädern 2 und 4 und die Vorderachse mit den Rädern 6 und 8 relativ zueinander um die Schwenkachse 140 verschwenkbar. Werden durch die Knicklenkung die beiden Achsen beispielsweise nach links verschwenkt, so bewegen sich die Räder 2 und 6 der einen Seite aufeinander zu, während die Räder 4 und 8 der anderen Seite auseinander bewegt werden.
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Selbstverständlich können anstelle der Wechselventile 136, 142 auch andere geeignete Ventileinrichtungen verwendet werden, über die der jeweils höhere Druck in den zugeordneten Druckmittelpfaden abgreifbar ist.
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Beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß den 1 und 2 wird beim Lenken des mobilen Arbeitsgerätes im Stand der kurveninnere Druckmittelströmungspfad bzw. Leitungsabschnitt 61, 62, in der sich ein Druck aufbaut, über das Wechselventil 136, die Blende 144, das zum Wechselventil 136 hin sperrende Entlastungsrückschlagventil 146 und das zweite Wechselventil 142 mit der als Zulaufleitung 48 dienenden Arbeitsleitung verbunden, in der der höhere Druck ansteht. Der Druck wird üblicherweise der Niederdruck in einer Höhe von 20 bis 30 bar sein. Es kann jedoch auch ein höherer Druck sein, wenn die Verstellpumpe 26 bereits angesteuert worden ist. Das Entlastungsrückschlagventil 146 verhindert, dass im normalen Betrieb aus der als Zulaufleitung 48 dienenden Arbeitsleitung Druckmittel direkt in einen der Druckmittelströmungspfade beziehungsweise Leitungsabschnitte 61, 62 fließt.
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Die 3, 4 und 5 zeigen jeweils ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrantriebs für knickgelenkte mobile Arbeitsgeräte, bei denen das erste Wechselventil 136 des ersten Ausführungsbeispiels durch zwei Rückschlagventile 236 mit einem jeweiligen durch eine Feder vorgespannten Schließkörper ersetzt ist. Die beiden Rückschlagventile 236 schließen, wenn im normalen Betrieb der Druck in einer der Arbeitsleitungen höher als der Druck in den Druckmittelströmungspfaden beziehungsweise Leitungsabschnitten 61, 62 ist. Daher kann bei den Ausführungsbeispielen gemäß den 3, 4 und 5 das Entlastungsrückschlagventil 146 in der Entlastungsleitung 138 entfallen. Genauer gesagt ist ein erstes Rückschlagventil 236 zwischen dem Kanal 63 und der Entlastungsleitung 138 angeordnet, wobei seine Öffnungsrichtung vom Kanal 63 zur Entlastungsleitung 138 gerichtet ist. Entsprechend ist ein zweites Rückschlagventil 236 zwischen dem Kanal 65 und der Entlastungsleitung 138 angeordnet, wobei seine Öffnungsrichtung vom Kanal 65 zur Entlastungsleitung 138 gerichtet ist.
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3 zeigt einen Ausschnitt eines Schaltplans des zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Fahrantriebs. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht bis auf den genannten Ersatz des Wechselventils 136 durch die beiden Rückschlagventile 236 und den Entfall des Entlastungsrückschlagventils 146 und der Blende 144 dem ersten Ausführungsbeispiel.
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4 zeigt einen Schaltplan eines Ventilblocks 390 des dritten Ausführungsbeispiels des Fahrantriebs. Der Ventilblock 390 ist wieder ein sogenannter High-Efficiency-Traction-Ventilblock, wobei abweichend vom Ventilblock 90 des ersten Ausführungsbeispiels gemäß den 1 und 2 auch das Wechselventil 142 und die gesamte Entlastungsleitung 138 in diesen Ventilblock 390 integriert sind. Abweichend vom ersten Ausführungsbeispiel gemäß den 1 und 2 ist auch die Spülventileinheit 82 in diesen Ventilblock 390 integriert. Wie mit Bezug zur 1 erläutert, dient die Spülventileinheit 82 dazu, Druckmittel aus der als Ablaufleitung 50 dienenden Arbeitsleitung abzuzweigen und über einen Filter und einen Kühler zum Tank abströmen zu lassen. Dazu hat die Spülventileinheit 82 ein 3/3-Wegeventil, eine Düse und ein Druckhalteventil. Ein erster Eingangsanschluss des 3/3-Wegeventils und ein erster Eingangsanschluss des Wechselventils 142 sind gemeinsam mit dem Anschluss A des Ventilblocks 390 verbunden, während ein zweiter Eingangsanschluss des 3/3-Wegeventils und ein zweiter Eingangsanschluss des Wechselventils 142 gemeinsam mit dem Anschluss B des Ventilblocks 390 verbunden sind.
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5 zeigt den Schaltplan des fünften Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Fahrantriebs, wobei der Verbrennungsmotor 20 nicht dargestellt ist. Ergänzend sind ein Strömungsrichtungsdoppelpfeil 442 und ein Fahrtrichtungsdoppelpfeil 444 eingezeichnet, wobei nach den eingezeichneten Pfeilen beim Rückwärtsfahren das Druckmittel vom Anschluss A über die Motoren zum Anschluss B und beim Vorwärtsfahren vom Anschluss B über die Motoren zum Anschluss A fließt. Der Zusammenhang zwischen der Strömungsrichtung des Druckmittels und der Fahrtrichtung kann natürlich auch genau entgegengesetzt sein, so dass beim Rückwärtsfahren das Druckmittel vom Anschluss B über die Motoren zum Anschluss A und beim Vorwärtsfahren vom Anschluss A über die Motoren zum Anschluss B fließt.
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Der Ventilblock 490 entspricht etwa dem Ventilblock 390 des vorherigen Ausführungsbeispiels, wobei demgegenüber das Wechselventil 142 entfallen ist und der Ventilblock 490 stattdessen einen Entlastungsanschluss Mc aufweist. Weiterhin entspricht der Fahrantrieb gemäß 5 etwa demjenigen des ersten Ausführungsbeispiels gemäß 1 mit den folgenden Unterschieden: Die zweite Speisepumpe des ersten Ausführungsbeispiels ist entfallen. Die Spülventileinheit 82 ist in den Ventilblock 490 verlegt worden. Außerdem ist der Verstellpumpe 26 ein Druckabschaltventil 440 mit einer Steuerseite zugeordnet, auf die über das Wechselventil 142 der Druck aus der den höheren Druck führenden Arbeitsleitung gegeben wird. Das Druckabschaltventil 440 verringert im Verein mit einer Düse 446 den Versorgungsdruck für das Regelventil 30 der Verstellpumpe 26, wenn der Hochdruck einen bestimmten Wert erreicht. Dabei ist die Düse 446 zwischen der Speiseleitung 54 und der Steuerleitung 68 angeordnet. Anstelle des zusätzlichen der Ventileinrichtung 134; 234; 334 zugeordneten Wechselventils 142 wird nun das dem Druckabschaltventil 440 zugeordnete Wechselventil 142 dazu benutzt, um den Anschluss C1 oder C2 des Ventilblocks 490 mit der den höheren Druck führenden Arbeitsleitung zu verbinden.
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Offenbart ist ein hydrostatischer Fahrantrieb mit einer Hydropumpe, die mit zwei Hydromotorpaaren in einem hydraulischen Kreislauf angeordnet ist. Zur Vermeidung eines Druckaufbaus zwischen den Hydromotoren eines Hydromotorpaars bei einer Lenkung im Stillstand ist eine Ventileinrichtung vorgesehen, über die eine Entlastung oder Verbindung zu einer Arbeitsleitung oder zu Niederdruck aufsteuerbar ist. Offenbart ist des Weiteren ein mobiles Arbeitsgerät mit einem derartigen hydrostatischen Fahrantrieb. Damit ist insbesondere auch ein schnelles Lenken des Arbeitsgerätes im Stillstand möglich.
