DE102017011476A1 - Construction machine with drive train with CVT unit - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Baumaschine, insbesondere Straßenfertiger (1), Bodenverdichtungsmaschine, Müllverdichter (8), Straßenfräse, Stabilisierer oder Recycler, umfassend einen Maschinenrahmen (3), ein Fahrwerk (6), einen Antriebsstrang (10) mit einem Antriebsmotor (4) und einem vom Antriebsmotor (4) getriebenen Pumpenverteilergetriebe (13), eine im Antriebsstrang (10) zwischen dem Antriebsmotor (4) und dem Pumpenverteilergetriebe (13) angeordnete CVT-Einheit (12), und einer Steuerungseinrichtung (30) zur Steuerung des Antriebsstrangs (10), wobei eine erste Verstelleinheit (16) und eine mit der ersten Verstelleinheit (16) gekoppelte zweite Verstelleinheit (22) an der CVT-Einheit (12) angeordnet sind und die Steuerungseinrichtung (30) dazu ausgebildet ist, die Leistungsübertragung vom Antriebsmotor (4) zum Pumpenverteilergetriebe (13) durch die CVT-Einheit (12) zu steuern. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb einer Baumaschine. The invention relates to a construction machine, in particular road paver (1), soil compacting machine, refuse compactor (8), road milling machine, stabilizer or recycler, comprising a machine frame (3), a chassis (6), a drive train (10) with a drive motor (4) and a pump distributor gearbox (13) driven by the drive motor (4), a CVT unit (12) arranged in the drive train (10) between the drive motor (4) and the pump distributor gearbox (13), and a control unit (30) for controlling the drive train (10 ), wherein a first adjusting unit (16) and a second adjusting unit (22) coupled to the first adjusting unit (16) are arranged on the CVT unit (12) and the control unit (30) is designed to control the power transmission from the drive motor (4 ) to the pump transfer case (13) through the CVT unit (12). The invention further relates to a method for operating a construction machine.
Description
Die Erfindung betrifft eine Baumaschine, insbesondere einen Straßenfertiger, eine Bodenverdichtungsmaschine, wie beispielsweise einen Müllverdichter, eine Straßenfräse, einen Stabilisierer oder einen Recycler. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb einer Baumaschine.The invention relates to a construction machine, in particular a road paver, a soil compaction machine, such as a landfill compactor, a road milling machine, a stabilizer or a recycler. The invention further relates to a method for operating a construction machine.
Derartige Baumaschinen werden beispielsweise im Straßen- und Wegebau oder auf Mülldeponien, hier insbesondere zur Verdichtung, eingesetzt. Üblicherweise handelt es sich um besonders große und schwere, selbstfahrende Maschinen. Sie weisen typischerweise einen Maschinenrahmen und ein Fahrwerk auf. Darüber hinaus umfassen derartige Baumaschinen einen Antriebsstrang mit einem Antriebsmotor, der beispielsweise als Dieselmotor ausgebildet ist, und einem vom Antriebsmotor getriebenen Pumpenverteilergetriebe. Über das Pumpenverteilergetriebe wird eine Vielzahl von Hydraulikpumpen betrieben, die wiederum unterschiedliche Arbeits- oder Funktionseinheiten der Baumaschine antreiben. Im Antriebsstrang zwischen dem Antriebsmotor und dem Pumpenverteilergetriebe kann eine CVT-Einheit („continuously variable transmission“; deutsch: „stufenloses Getriebe“) angeordnet sein, über die die Leistungsübertragung vom Antriebsmotor in den Rest des Antriebsstranges einstellbar ist. Ein derartiger Antriebsstrang einer Baumaschine ist beispielsweise in der
Problematisch an den herkömmlichen Antriebssträngen für Baumaschinen ist es, dass durch die Vielzahl von hydraulischen Verbrauchern, die am Pumpenverteilergetriebe angeschlossen sind, enorme Schlepplasten über das Pumpenverteilergetriebe am Antriebsmotor der Baumaschine anliegen können. Insbesondere bei kalten Außentemperaturen kann es so zu Problemen beim Starten des Antriebsmotors der Baumaschine kommen. Bei Außentemperaturen von unter 10 °C beispielsweise wird oftmals eine signifikante Verschlechterung des Kaltstartverhaltens der Baumaschinen beobachtet. Es besteht daher also grundsätzlich ein Bedarf, die Schlepplasten am Verbrennungsmotor während des Startvorganges zu verringern.The problem with conventional drive trains for construction machinery is that, due to the large number of hydraulic consumers connected to the pump distributor gearbox, enormous drag loads can be applied to the drive motor of the construction machine via the pump transfer gearbox. This can lead to problems when starting the drive motor of the construction machine, especially in cold outside temperatures. At outdoor temperatures below 10 ° C, for example, a significant deterioration in the cold start behavior of construction equipment is often observed. There is therefore basically a need to reduce the drag loads on the internal combustion engine during the starting process.
Darüber hinaus werden Antriebsmotoren von Baumaschinen typischerweise bei konstanter Drehzahl betrieben. Dies führt dazu, dass sowohl der Antriebsmotor als auch Leistung aufnehmende Komponenten, wie Hydraulikverbraucher, fast ausschließlich in nicht optimalen Betriebsbereichen betrieben werden. Dadurch kommt es grundsätzlich zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch und zu einem schnelleren Verschleiß der Maschinenkomponenten.In addition, drive motors of construction machines are typically operated at a constant speed. As a result, both the drive motor and power receiving components, such as hydraulic consumers, operate almost exclusively in non-optimal operating ranges. This basically results in increased fuel consumption and faster wear of the machine components.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Baumaschine und ein Verfahren zum Betrieb einer Baumaschine anzugeben, wobei sowohl das Kaltstartverhalten der Baumaschine verbessert wird als auch die Möglichkeit besteht, sowohl den Antriebsmotor als auch Leistung aufnehmende Komponenten wie Hydraulikverbraucher oder andere Arbeits- oder Funktionseinheiten der Baumaschine in für sie jeweils optimierten Drehzahlbereichen zu betreiben. Insbesondere soll dadurch der Kraftstoffverbrauch gesenkt und die Lebensdauer der Baumaschine beziehungsweise deren Komponenten erhöht werden.It is therefore an object of the present invention to provide a construction machine and a method for operating a construction machine, both the cold start behavior of the construction machine is improved as well as the possibility exists both the drive motor and power receiving components such as hydraulic consumers or other work or functional units operate the construction machine in each optimized for speed ranges. In particular, this should reduce fuel consumption and increase the life of the construction machine or its components.
Die Lösung der Aufgabe gelingt mit einer Baumaschine und einem Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.The object is achieved by a construction machine and a method according to the independent claims. Preferred developments are specified in the dependent claims.
Konkret gelingt die Lösung bei einer eingangs genannten gattungsgemäßen Baumaschine dadurch, dass eine erste Verstelleinheit und eine mit der ersten Verstelleinheit gekoppelte zweite Verstelleinheit an der CVT-Einheit angeordnet sind und die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, die Leistungsübertragung vom Antriebsmotor zum Pumpenverteilergetriebe durch die CVT-Einheit zu steuern. Die Verstelleinheiten sind dazu ausgebildet, die Leistungsübertragung vom Antriebsmotor zum Rest des Antriebsstranges und insbesondere zum Pumpenverteilergetriebe über die CVT-Einheit zu variieren. Dafür werden die Verstelleinheiten von der Steuerungseinrichtung angesteuert, die dafür sorgt, dass die Verstelleinheiten die Leistungsübertragung je nach Bedarf der Baumaschine anpassen. Erfindungsgemäß ist es beispielsweise vorgesehen, dass die Leistungsübertragung in den weiteren Antriebsstrang und insbesondere zum Pumpenverteilergetriebe beim Start des Antriebsmotors reduziert wird. Auf diese Weise werden ebenfalls die am Antriebsmotor anliegenden Schlepplasten reduziert, wodurch das Kaltstartverhalten des Antriebsmotors verbessert wird. Darüber hinaus kann die Drehzahl der Verbraucher am Antriebsstrang über die CVT-Einheit im Wesentlichen unabhängig von der Drehzahl des Antriebsmotors eingestellt werden. Sowohl der Antriebsmotor als auch die Verbraucher können daher in optimierten Drehzahlbereichen betrieben werden.Specifically, the solution succeeds in a generic construction machine mentioned above in that a first adjustment and coupled to the first adjustment second adjustment are arranged on the CVT unit and the control device is adapted to the power transmission from the drive motor to the pump distributor through the CVT unit to control. The adjustment units are designed to vary the power transmission from the drive motor to the rest of the drive train and in particular to the pump transfer case via the CVT unit. For this purpose, the adjusting units are controlled by the control device, which ensures that the adjusting units adjust the power transmission as required by the construction machine. According to the invention, it is provided, for example, that the power transmission is reduced in the other drive train and in particular to the pump distributor gear when starting the drive motor. In this way, the applied to the drive motor drag loads are also reduced, whereby the cold start behavior of the drive motor is improved. In addition, the speed of the load on the drive train via the CVT unit can be set substantially independently of the speed of the drive motor. Both the drive motor and the consumers can therefore be operated in optimized speed ranges.
Die CVT-Einheit kann beispielsweise als stufenloses Kettengetriebe oder als stufenloses Riemengetriebe ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist es, wenn die CVT-Einheit als IVT-Einheit („infinitely variable transmission“; deutsch: „stufenloses Getriebe mit unendlichem Übersetzungsbereich“) ausgebildet ist, beispielsweise als Planetengetriebe. In diesem Fall kann das von der CVT-Einheit vom Antriebsmotor in den Antriebsstrang übertragene Drehmoment auf Null oder zumindest im Wesentlichen auf Null reduziert werden. Das vom Antriebsmotor kommende Drehmoment kann also vollständig von der CVT-Einheit aufgenommen werden. Dies gelingt beispielsweise dadurch, dass eine der an der CVT-Einheit angeordneten Verstelleinheiten, beispielsweise die erste Verstelleinheit, derart eingestellt wird, dass sie frei drehbar ist und keinen Widerstand beziehungsweise Drehwiderstand leistet. Auf diese Weise wird das vom Aritriebsmotor kommende Drehmoment von der CVT-Einheit vollständig in die auf Null geschaltete Verstelleinheit eingeleitet, die frei dreht. Eine Übertragung in weitere Arbeits- oder Funktionseinheiten der Baumaschine, wie beispielsweise das Pumpenverteilergetriebe, findet nicht statt, da an diesen Schlepplasten anliegen, die eine Drehmomentaufnahme verhindern, solange die Verstelleinheit auf freie Drehbarkeit geschaltet ist.The CVT unit can be designed, for example, as a continuously variable chain transmission or as a continuously variable belt transmission. It is particularly preferred if the CVT unit is designed as an IVT unit ("infinitely variable transmission"), for example as a planetary gearbox. In this case, the torque transmitted from the drive motor to the powertrain by the CVT unit may be reduced to zero or at least substantially zero. That of the drive motor so incoming torque can be fully absorbed by the CVT unit. This is achieved, for example, in that one of the adjustment units arranged on the CVT unit, for example the first adjustment unit, is set in such a way that it is freely rotatable and does not provide any resistance or rotational resistance. In this way, the torque coming from the Aritriebsmotor is completely initiated by the CVT unit in the zeroing adjustment, which rotates freely. A transfer to other working or functional units of the construction machine, such as the pump distributor gear, does not take place, since abut against these drag loads that prevent torque absorption, as long as the adjustment is switched to free rotation.
Die Steuerungseinrichtung kann einen Mikroprozessor mit einer geeigneten Steuerungssoftware umfassen. Die Steuerungseinrichtung kann Teil der Motorsteuerung des Antriebsmotors sein. Die Steuerungseinrichtung kann ferner mit geeigneten Sensoren, insbesondere Drucksensoren, verbunden sein. Auf Grundlage der über die Sensoren gewonnenen Sensordaten ermittelt die Steuerungseinrichtung den Betriebszustand und/oder den momentan erforderlichen Leistungsbedarf.The controller may include a microprocessor with suitable control software. The control device may be part of the engine control of the drive motor. The control device can furthermore be connected to suitable sensors, in particular pressure sensors. Based on the sensor data obtained via the sensors, the control device determines the operating state and / or the power requirement currently required.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die erste Verstelleinheit an einem Anschluss, insbesondere Eingang, der CVT-Einheit angeordnet und die zweite Verstelleinheit an einem (weiteren) Eingang oder einem Ausgang der CVT-Einheit angeordnet. Beispielsweise ist die erste Verstelleinheit am Sonnenrad beziehungsweise an der Sonnenwelle der als Planetengetriebe ausgebildeten CVT-Einheit angeordnet. Die zweite Verstelleinheit kann beispielsweise am Hohlrad des Planetengetriebes angeordnet sein.According to a preferred embodiment of the invention, the first adjustment unit is arranged on a connection, in particular input, of the CVT unit and the second adjustment unit is arranged on a (further) input or an output of the CVT unit. For example, the first adjustment unit is arranged on the sun gear or on the sun shaft of the CVT unit designed as a planetary gear. The second adjustment unit can be arranged for example on the ring gear of the planetary gear.
Wie schon beschrieben sind die erfindungsgemäße erste Verstelleinheit und die zweite Verstelleinheit miteinander gekoppelt ausgebildet. Die Koppelung der Verstelleinheiten kann insbesondere hydraulisch und/oder elektrisch ausgebildet sein. Eine Koppelung bedeutet insbesondere, dass eine Energie übertragende Verbindung zwischen den beiden Verstelleinheiten vorhanden ist, beispielsweise in Form eines, insbesondere geschlossenen, Hydraulikkreislaufes, der die beiden Verstelleinheiten miteinander verbindet.As already described, the first adjustment unit according to the invention and the second adjustment unit are designed to be coupled together. The coupling of the adjusting units may be designed in particular hydraulically and / or electrically. A coupling means, in particular, that there is an energy-transmitting connection between the two adjusting units, for example in the form of a, in particular closed, hydraulic circuit which connects the two adjusting units to one another.
Grundsätzlich können die Verstelleinheiten der Erfindung beispielsweise als Elektromotoren ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist es allerdings, wenn die erste Verstelleinheit und die zweite Verstelleinheit hydraulische Verstelleinheiten sind, die dazu ausgebildet sind, das Übersetzungsverhältnis der CVT-Einheit einzustellen. Die Verstelleinheiten sind bevorzugt als hydraulische Pumpe-/Motoreinheiten mit variablem Schluckvolumen ausgebildet. Derartige Verstelleinheiten lassen sich besonders flexibel ansteuern und ermöglichen daher eine entsprechende flexible Übertragung der Leistung, insbesondere des Drehmomentes, des Antriebsmotors in den Antriebsstrang beziehungsweise in das Pumpenverteilergetriebe der Baumaschine.In principle, the adjusting units of the invention can be designed, for example, as electric motors. However, it is particularly preferred if the first adjustment unit and the second adjustment unit are hydraulic adjustment units which are designed to set the transmission ratio of the CVT unit. The adjusting units are preferably designed as hydraulic pump / motor units with variable displacement. Such adjustment can be particularly flexible control and therefore allow a corresponding flexible transmission of power, in particular the torque of the drive motor in the drive train or in the pump transfer case of the construction machine.
Die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung sorgt dafür, dass die Leistungsübertragung vom Antriebsmotor in den Rest des Antriebsstranges der jeweiligen Betriebssituation der Baumaschine angepasst ist. So ist die Steuerungseinrichtung bevorzugt dazu ausgebildet, die Leistungsübertragung vom Antriebsmotor zum Pumpenverteilergetriebe durch die CVT-Einheit beim Start des Antriebsmotors, und insbesondere bis zum Erreichen der Leerlaufdrehzahl des Antriebsmotors, auf ein Minimum, vorzugsweise Null, zu reduzieren. Ein Minimum bezeichnet dabei einen Zustand, in dem nahezu kein Drehmoment übertragen wird. Auf diese Weise wird verhindert, dass am Antriebsmotor beim Startvorgang Schlepplasten des Antriebsstranges und insbesondere des Pumpenverteilergetriebes anliegen, die das Kaltstartverhalten des Antriebsmotors verschlechtern. Das gesamte während des Startvorganges vom Antriebsmotor abgegebene Drehmoment wird also in die CVT-Einheit eingeleitet und von dieser beziehungsweise insbesondere von einer der Verstelleinheiten, beispielsweise der ersten Verstelleinheit, aufgenommen. Vorteilhafterweise werden erst dann Lasten an den Antriebsmotor angelegt, sobald dieser seine Leerlaufdrehzahl erreicht hat. Das Kaltstartverhalten des Antriebsmotors und damit der Baumaschine wird dadurch wesentlich verbessert.The control device according to the invention ensures that the power transmission is adapted by the drive motor in the rest of the drive train of the respective operating situation of the construction machine. Thus, the control device is preferably designed to reduce the power transmission from the drive motor to the pump transfer case by the CVT unit at the start of the drive motor, and in particular until reaching the idling speed of the drive motor to a minimum, preferably zero. A minimum refers to a state in which almost no torque is transmitted. In this way, it is prevented that the drive motor during start-up drag loads of the drive train and in particular the pump distributor gear rest, which worsen the cold start behavior of the drive motor. The entire torque output by the drive motor during the starting process is therefore introduced into the CVT unit and received by it or in particular by one of the adjusting units, for example the first adjusting unit. Advantageously, only then loads are applied to the drive motor as soon as it has reached its idle speed. The cold start behavior of the drive motor and thus the construction machine is thereby significantly improved.
Darüber hinaus ist es gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, die Leistungsübertragung vom Antriebsmotor zum Pumpenverteilergetriebe durch die CVT-Einheit derart zu regeln, dass der Antriebsmotor in einem für die aktuell benötigte Leistung optimierten Betriebspunkt betrieben wird. Die aktuell benötigte Leistung kann dabei beispielsweise vom Fahrer der Baumaschine durch die Einstellung eines Fahrhebels vorgegeben werden, beispielsweise auf reinen Fahrbetrieb oder auf Arbeitsbetrieb unter Antrieb einer oder mehrerer Arbeits- oder Funktionseinheiten. Die entsprechenden Leistungswerte sind dann empirisch bestimmt, so dass die Leistungsübertragung durch die Steuerungseinrichtung so eingestellt werden kann, wie typischerweise im jeweiligen Betriebszustand der Baumaschine notwendig. Dazu können beispielsweise entsprechende Kennfelder in der Steuerungseinrichtung hinterlegt sein. Darüber hinaus kann die aktuell benötigte Leistung allerdings ebenfalls dynamisch im Arbeitsbetrieb der Baumaschine ermittelt werden. Dafür sind beispielsweise Drucksensoren in den hydraulischen Verbrauchern beziehungsweise in den Hydraulikkreisläufen der Arbeits- oder Funktionseinheiten oder der Verstelleinheiten der Variatoreinheit des Getriebes der Baumaschine angeordnet, aus deren Messergebnissen sich die aktuell benötigte Leistung der Baumaschine bestimmen lässt. Je nachdem, welche Leistung von der Baumaschine für den aktuellen Betrieb benötigt wird, muss der Antriebsmotor entsprechend betrieben werden. Aus den Werten der Drucksensoren kann somit der aktuelle Leistungsbedarf abgeleitet werden. Durch die Nutzung der erfindungsgemäßen CVT-Einheit kann allerdings die an die jeweiligen Verbraucher übertragene Leistung des Antriebsmotors unabhängig von dessen Drehzahl eingestellt werden. Auf diese Weise lassen sich weite Bereiche der benötigten Leistung mit verbrauchsoptimaler Drehzahl des Antriebsmotors abdecken. Insgesamt wird es so ermöglicht, sowohl die benötigte Leistung bereitzustellen, als auch den Antriebsmotor kraftstoffsparend und verschleißarm in optimalen Betriebspunkten zu betreiben.Moreover, according to a preferred embodiment, it is provided that the control device is designed to regulate the power transmission from the drive motor to the pump distributor transmission through the CVT unit in such a way that the drive motor is operated at an operating point optimized for the currently required power. The currently required power can be specified, for example, by the driver of the construction machine by the setting of a driving lever, for example on pure driving or working operation under the drive of one or more working or functional units. The corresponding power values are then determined empirically, so that the power transmission can be adjusted by the control device, as typically required in the respective operating state of the construction machine. For this purpose, for example, corresponding maps can be stored in the control device. In addition, however, the currently required power can also be determined dynamically in the working mode of the construction machine. For example, pressure sensors in the hydraulic consumers or arranged in the hydraulic circuits of the working or functional units or the adjustment units of the variator unit of the transmission of the construction machine, from the measurement results, the currently required power of the construction machine can be determined. Depending on the power required by the construction machine for the current operation, the drive motor must be operated accordingly. From the values of the pressure sensors, the current power requirement can be derived. By using the CVT unit according to the invention, however, the transmitted power to the respective load of the drive motor can be adjusted independently of its speed. In this way, wide areas of the required power can be covered with consumption-optimal speed of the drive motor. Overall, it is thus possible to provide both the required power, as well as to operate the drive motor fuel-saving and low-wear at optimal operating points.
Die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung berücksichtigt bevorzugt sämtliche Arbeits- und Funktionseinheiten der Baumaschine. Ein großer Teil der vom Arbeitsmotor bereitgestellten Leistung wird typischerweise vom Pumpenverteilergetriebe aufgenommen, da dieses eine Vielzahl von Verbrauchern antreibt. Es ist daher bevorzugt vorgesehen, dass die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, die Leistungsübertragung vom Antriebsmotor zum Pumpenverteilergetriebe durch die CVT-Einheit derart zu regeln, dass das Pumpenverteilergetriebe mit für den aktuellen Arbeitsbetrieb optimaler Drehzahl betrieben wird. Die Leistung des Antriebsmotors wird also an die benötigte Leistung des Pumpenverteilergetriebes angepasst. Insbesondere werden sowohl der Antriebsmotor als auch das Pumpenverteilergetriebe mit optimalen Drehzahlen betrieben, wobei die CVT-Einheit dazu genutzt wird, eine entsprechende Leistungsübertragung zwischen dem Antriebsmotor und dem Pumpenverteilergetriebe zu realisieren. Auf diese Weise wird der Betrieb sämtlicher Komponenten der Baumaschine optimiert.The control device according to the invention preferably takes into account all working and functional units of the construction machine. Much of the power provided by the work engine is typically received by the pump transfer case as it powers a variety of consumers. It is therefore preferably provided that the control device is designed to regulate the power transmission from the drive motor to the pump distributor transmission through the CVT unit in such a way that the pump distributor transmission is operated at the optimum speed for the current operating operation. The power of the drive motor is thus adapted to the required power of the pump distributor gearbox. In particular, both the drive motor and the pump transfer case are operated at optimum speeds, wherein the CVT unit is used to realize a corresponding power transmission between the drive motor and the pump transfer case. In this way, the operation of all components of the construction machine is optimized.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, die Leistungsübertragung vom Antriebsmotor zum Pumpenverteilergetriebe durch die CVT-Einheit derart zu regeln, dass das Pumpenverteilergetriebe ab einer vorgegebenen Drehzahl des Antriebsmotors konstant mit einer maximalen Drehzahl betrieben wird. Insbesondere im Arbeitsbetrieb der Baumaschine ist es möglich, dass ein erhöhter Leistungsbedarf besteht, wenn die Maschine beispielsweise gleichzeitig fährt und mit ihren Arbeitseinheiten Arbeit verrichtet. In diesen Situationen muss der Antriebsmotor, um die entsprechende erforderliche Gesamtleistung zur Verfügung zu stellen, mit erhöhten Drehzahlen betrieben werden. Um zu verhindern, dass dann automatisch auch das Pumpenverteilergetriebe mit einer erhöhten Drehzahl, die dann nicht mehr im optimalen Bereich für das Pumpenverteilergetriebe liegt, betrieben wird, stellt die Steuerungseinrichtung die Leistungsübertragung an der CVT-Einheit derart ein, dass das Pumpenverteilergetriebe konstant mit einer maximalen und für das Pumpenverteilergetriebe optimalen Drehzahl betrieben wird, auch wenn die Drehzahl des Antriebsmotors höher liegt. Die Drehzahl des Pumpenverteilergetriebes wird also von der Steuerungseinrichtung über die CVT-Einheit dynamisch im Arbeitsbetrieb der Baumaschine geregelt. Die Erfindung ermöglicht daher eine Optimierung des Betriebs des Pumpenverteilergetriebes auch bei einer dynamischen Anpassung der Drehzahl des Antriebsmotors an unterschiedliche Leistungsanforderungen der Baumaschine.In particular, it is provided that the control device is designed to regulate the power transmission from the drive motor to the pump distributor transmission through the CVT unit in such a way that the pump distributor transmission is constantly operated at a maximum speed starting from a predetermined rotational speed of the drive motor. In particular, in the working mode of the construction machine, it is possible that there is an increased power requirement when, for example, the machine is driving at the same time and doing work with its work units. In these situations, the drive motor must be operated at increased speeds to provide the corresponding required total power. In order to prevent then automatically the pump transfer case with an increased speed, which is then no longer in the optimum range for the pump transfer case, operated, the controller adjusts the power transfer to the CVT unit such that the pump transfer case constant with a maximum and for the pump transfer case optimum speed is operated, even if the speed of the drive motor is higher. The speed of the pump distributor gear is thus controlled by the control device via the CVT unit dynamically in the working mode of the construction machine. The invention therefore makes it possible to optimize the operation of the pump distributor gear even with a dynamic adaptation of the rotational speed of the drive motor to different power requirements of the construction machine.
Ein weiteres leistungsaufnehmendes Bauteil der Baumaschine kann insbesondere ein Generator sein. Derartige Generatoren werden zur Erzeugung eines elektrischen Stroms eingesetzt, der dann wiederum beispielsweise zum Betrieb einer Heizung, beispielsweise einer Bohlenheizung bei Straßenfertigern, eingesetzt wird. Es ist daher bevorzugt vorgesehen, dass ein Generator zur Erzeugung eines elektrischen Stroms vorgesehen ist, der am Pumpenverteilergetriebe angeordnet ist und von diesem angetrieben wird. Insbesondere ist die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet, die Leistungsübertragung vom Antriebsmotor zum Generator durch die CVT-Einheit derart zu regeln, dass der Generator mit einer optimalen Drehzahl betrieben wird. Mit anderen Worten sorgt die Steuerungseinrichtung über die CVT-Einheit dafür, dass der Generator unabhängig vom Betriebszustand weiterer leistungsaufnehmender Baugruppen bei einer optimalen Drehzahl betrieben wird, die es erlaubt, ausreichend Strom, beispielsweise zum Betrieb einer Bohlenheizung, zu generieren. Dies kann durch das Hinzufügen einer zweiten CVT-Einheit am Generator selbst sogar nochmals verbessert werden. Ferner kann ein weiterer Betriebspunkt durch die gezielte Regelung der Generatordrehzahl auf eine feste Frequenz, insbesondere 50 Hz oder 60 Hz, erreicht werden.Another power receiving component of the construction machine may be in particular a generator. Such generators are used to generate an electric current, which in turn is then used, for example, to operate a heater, for example a screed heater in road pavers. It is therefore preferably provided that a generator for generating an electric current is provided, which is arranged on the pump distributor gear and is driven by this. In particular, the control device is designed to regulate the power transmission from the drive motor to the generator by the CVT unit in such a way that the generator is operated at an optimum rotational speed. In other words, the control device via the CVT unit ensures that the generator is operated at an optimum speed, regardless of the operating state of further power-consuming modules, which allows sufficient current to be generated, for example for operating a screed heater. This can even be further improved by adding a second CVT unit to the generator itself. Furthermore, a further operating point can be achieved by the targeted regulation of the generator speed to a fixed frequency, in particular 50 Hz or 60 Hz.
Die Lösung der eingangs genannten Aufgabe der Erfindung gelingt ebenfalls mit einem Verfahren zum Betrieb einer Baumaschine, insbesondere Straßenfertiger, Bodenverdichtungsmaschine, Müllverdichter, Straßenfräse, Stabilisierer oder Recycler, insbesondere einer Baumaschine wie vorstehend beschrieben, mit einem Antriebsmotor, einer CVT-Einheit und einem Pumpenverteilergetriebe, wobei die Leistungsübertragung vom Antriebsmotor zum Pumpenverteilergetriebe durch die CVT-Einheit beim Start des Antriebsmotors, und insbesondere bis zum Erreichen der Leerlaufdrehzahl des Antriebsmotors, auf ein Minimum, vorzugsweise Null, reduziert wird und wobei die Leistungsübertragung vom Antriebsmotor zum Pumpenverteilergetriebe durch die CVT-Einheit derart geregelt wird, dass der Antriebsmotor in einem für die aktuell benötigte Leistung optimierten Betriebspunkt betrieben wird. Sämtliche vorstehend genannten Merkmale, deren Wirkungen und Vorteile gelten ebenfalls für das erfindungsgemäße Verfahren. Sie sind in entsprechender Weise auf das Verfahren übertragbar und werden hier lediglich zur Vermeidung von Wiederholungen nicht explizit erneut aufgeführt. Auch beim erfindungsgemäßen Verfahren wird durch die CVT-Einheit erreicht, dass die leistungsaufnehmenden Baugruppen der Baumaschine im Wesentlichen unabhängig von der Drehzahl des Antriebsmotors bei für sie jeweils optimalen Betriebspunkten betrieben werden können. Die Durchführung des Verfahrens wird von der vorstehend beschriebenen Steuerungseinrichtung übernommen.The solution of the above-mentioned object of the invention also succeeds with a method for operating a construction machine, in particular road paver, soil compacting machine, refuse compactor, road milling machine, stabilizer or recycler, in particular a construction machine as described above, with a drive motor, a CVT unit and a pump distributor gear, wherein the power transmission from the drive motor to the pump transfer case is reduced to a minimum, preferably zero, by the CVT unit at the start of the drive motor and, in particular, until the idling speed of the drive motor is reached, and the power transfer from the drive motor to the pump transfer case is controlled by the CVT unit. Unit is controlled so that the drive motor is operated in an optimized for the currently required power operating point. All the features mentioned above, their effects and advantages also apply to the method according to the invention. They are transferable to the method in a corresponding manner and are not listed explicitly here only to avoid repetition. Also in the method according to the invention is achieved by the CVT unit that the power-consuming modules of the construction machine can be operated substantially independent of the speed of the drive motor at their respective optimum operating points. The implementation of the method is taken over by the control device described above.
Insbesondere ist für das Verfahren ebenfalls vorgesehen, dass die Leistungsübertragung vom Antriebsmotor zum Pumpenverteilergetriebe durch die CVT-Einheit derart geregelt wird, dass das Pumpenverteilergetriebe mit für den aktuellen Arbeitsbetrieb optimaler Drehzahl betrieben wird. Außerdem ist bevorzugt vorgesehen, dass die Leistungsübertragung vom Antriebsmotor zum Pumpenverteilergetriebe durch die CVT-Einheit derart geregelt wird, dass das Pumpenverteilergetriebe ab einer vorgegebenen Drehzahl des Antriebsmotors konstant mit einer maximalen Drehzahl betrieben wird.In particular, it is likewise provided for the method that the power transmission from the drive motor to the pump distributor transmission is regulated by the CVT unit such that the pump distributor transmission is operated at the optimum speed for the current operating mode. In addition, it is preferably provided that the power transmission from the drive motor to the pump distributor gearbox is controlled by the CVT unit in such a way that the pump distributor gearbox is constantly operated at a maximum rotational speed from a predetermined rotational speed of the drive motor.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen schematisch:
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1 : eine Seitenansicht eines Straßenfertigers; -
2 : eine Seitenansicht eines Müllverdichters; -
3 : ein erstes Ausführungsbeispiel eines Antriebsstrangs einer Baumaschine; -
4 : ein zweites Ausführungsbeispiel eines Antriebsstrangs einer Baumaschine; -
5 : eine Detailansicht einer CVT-Einheit; -
6 : ein Diagramm mit einem typischen Drehzahlverlauf einer Baumaschine; und -
7 : ein Ablaufdiagramm des Verfahrens.
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1 : a side view of a road paver; -
2 a side view of a refuse compactor; -
3 a first embodiment of a drive train of a construction machine; -
4 a second embodiment of a drive train of a construction machine; -
5 : a detail view of a CVT unit; -
6 : a diagram with a typical speed curve of a construction machine; and -
7 : a flowchart of the method.
Gleiche Bauteile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Sich wiederholende Bauteile sind nicht in jeder Figur gesondert bezeichnet.Identical components are numbered in the figures with the same reference numerals. Repetitive components are not designated separately in each figure.
Die
Ein erstes Beispiel eines Antriebsstranges
Die Anordnung gemäß
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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