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Title:
COMPACTING VEHICLE, WHEREIN A TRAVEL DRIVE AND A VIBRATION UNIT ARE SUPPLIED WITH PRESSURE FLUID FROM A COMMON SUPPLY POINT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/152596
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a compacting vehicle (10) having at least one roller (20) for dynamically compacting a ground (11), wherein the compacting vehicle (10) has a travel drive connection to at least one first hydraulic machine (21), and wherein at least one roller (20) is assigned a vibration unit (30), which has a drive connection to an associated second hydraulic machine (31). According to the invention, the at least one first, the at least one second and a third hydraulic machine (21; 31; 41) are each connected, on the high pressure side, to a common supply point (50) and, on the low pressure side, to a common tank, such that they form an open hydraulic circuit; the mentioned connections to the supply point can each be continuously opened such that a high pressure in the at least one first, in the at least one second and in the third hydraulic machine (21; 31; 41) is substantially equal to the pressure at the supply point (50), the at least one first; the at least one second and the third hydraulic machine (21; 31; 41) each have an adjustable displacement volume; and the displacement volume of the at least one second hydraulic machine (31) can be set such that the desired vibration intensity (81) results while the mentioned connections to the supply point (50) are open. (Figure 1)

Inventors:
PENERT KARSTEN (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/050103
Publication Date:
July 21, 2022
Filing Date:
January 05, 2022
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
International Classes:
E01C19/28
Domestic Patent References:
WO2019142551A12019-07-25
Foreign References:
DE102013227007A12015-06-25
DE102016120471A12017-05-04
DE102008058174A12009-07-09
DE102010006993A12011-08-11
EP1342849B12008-07-02
DE102010056531A12011-07-14
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Claims:
Ansprüche Verdichtungsfahrzeug (10) mit wenigstens einer Walze (20) zum dynamischen Verdichten eines Untergrundes (11), wobei das Verdichtungsfahrzug (10) mit wenigstens einer ersten Hydromaschine (21) in Fahrantriebsverbindung steht, wobei wenigstens einer Walze (20) eine Vibrationseinheit (30) zugeordnet ist, welche mit einer zugeordneten zweiten Hydromaschine (31) in Antriebsverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine erste, die wenigstens eine zweite und eine dritte Hydromaschine (21 ; 31 ; 41) hochdruckseitig jeweils an eine gemeinsame Versorgungsstelle (50) und niederdruckseitig an einen Tank (12) angeschlossen sind, so dass sie einen offenen hydraulischen Kreislauf bilden, wobei die genannte Verbindung zur Versorgungsstelle jeweils derart fortdauernd freigebbar ist, dass ein Hochdruck in der wenigstens einen ersten, in der wenigstens einen zweiten und in der dritten Hydromaschine (21 ; 31 ; 41) im Wesentlichen gleich dem Druck an der Versorgungsstelle (50) ist, wobei die wenigstens eine erste, die wenigstens eine zweite und die dritte Hydromaschine (21 ; 31 ; 41) jeweils ein verstellbares Verdrängungsvolumen haben, wobei ein Verdrängungsvolumen der wenigstens einen zweiten Hydromaschine (31) so einstellbar ist, dass sich die gewünschte Vibrationsstärke (81) ergibt, während die genannten Verbindungen zur Versorgungsstelle (50) freigegeben sind. Verdichtungsfahrzeug (10) nach Anspruch 1 , wobei ein Verdrängungsvolumen der wenigstens einen ersten Hydromaschine (21) so einstellbar ist, dass sich die gewünschte Fahrgeschwindigkeit ergibt, sodass die gewünschte Fahrgeschwindigkeit und Vibrationsstärke gleichzeitig erreicht werden können. Verdichtungsfahrzeug (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Drehrichtung der wenigstens einen ersten Hydromaschine (21) bei jeweils gleichbleibender Durchströmungsrichtung der betreffenden ersten Hydromaschine (21) durch Verstellung des betreffenden Verdrängungsvolumens umkehrbar ist. Verdichtungsfahrzeug (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Versorgungsstelle (50) an einen Hydrospeicher (51) angeschlossen ist. Verdichtungsfahrzeug (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zwei oder mehr Walzen (20) vorgesehen sind, welche jeweils mit einer eigenen ersten Hydromaschine (21) in Drehantriebsverbindung stehen, wobei alle ersten und alle zweiten Hydromaschinen (21 ; 31) an dieselbe Versorgungsstelle (50) und denselben Tank (12) angeschlossen sind. Verdichtungsfahrzeug (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Versorgungsstelle (50) an einen Drucksensor (53) angeschlossen ist, wobei das Verdrängungsvolumen zumindest einer zweiten Hydromaschine (31) abhängig vom mit dem Drucksensor (53) gemessenen Druck und abhängig von der gewünschten Vibrationsstärke (81) einstellbar ist. Verdichtungsfahrzeug (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Versorgungsstelle (50) an einen Drucksensor (53) angeschlossen ist, wobei das Verdrängungsvolumen der dritten Hydromaschine (41) abhängig von dem mit dem Drucksensor (53) gemessenen Druck einstellbar ist. Verdichtungsfahrzeug (10) nach Anspruch 7, wobei ein erster Regelkreis (60) vorgesehen ist, dessen Istgröße (61) der mit dem Drucksensor (53) gemessene Druck ist, wobei dessen Stellgröße (62) das Verdrängungsvolumen der dritten Hydromaschine (41) ist. Verdichtungsfahrzeug (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 8, wobei wenigstens einer zweiten Hydromaschine (31) ein zweiter Drehzahlsensor (32) zugeordnet ist, mittels dessen eine Drehzahl der betreffenden zweiten Hydromaschine (31) messbar ist, wobei ein zweiter Regelkreis (70) vorgesehen ist, dessen Istgröße (71) ein Messwert des zweiten Drehzahlsensors (32) ist, wobei dessen Stellgröße (72) das Verdrängungsvolumen der betreffenden zweiten Hydromaschine (31) ist. Verdichtungsfahrzeug (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Versorgungsstelle (50) von einer Leitung (54) gebildet wird, welche sich über wenigstens 50% der Länge des Verdichtungsfahrzeuges (10) in Fahrtrichtung (15) erstreckt. - 19 - Verdichtungsfahrzeug (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine erste Hydromaschine (21), die wenigstens eine zweite Hydromaschine (31) und/oder die dritte Hydromaschine (41) jeweils eine Stellvorrichtung (13) umfasst, die dazu eingerichtet ist, das Verdrängungsvolumen der betreffenden Hydromaschine (21 ; 31 ; 41) im Wesentlichen proportional zu einem Stellsignal (14) einzustellen. Verdichtungsfahrzeug (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei wenigstens einer ersten Hydromaschine (21) ein dritter Regelkreis zugeordnet ist, dessen Istgröße die Drehzahl der betreffenden ersten Hydromaschine (21) ist, wobei dessen Stellgröße das Verdrängungsvolumen der betreffenden ersten Hydromaschine (21) ist. Verfahren, wobei ein Verdichtungsfahrzeug (10) nach Anspruch 8 verwendet wird, wobei eine Sollgröße (63) des ersten Regelkreises (60) abhängig von der gewünschten Fahrgeschwindigkeit des Verdichtungsfahrzeugs (10) und/oder abhängig von der gewünschten Vibrationsstärke (81) gewählt wird.
Description:
Verdichtungsfahrzeug, bei welchem ein Fahrantrieb und eine Vibrationseinheit von einer gemeinsamen Versorgungstelle her mit Druckfluid versorgt werden

Die Erfindung betrifft ein Verdichtungsfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Aus der EP 1342849 B1 ist ein Verdichtungsfahrzeug in Form einer Straßenwalze bekannt. Das Verdichtungsfahrzeug hat zwei kreiszylindrische Walzen, welche auf einem Untergrund abwälzen, um diesen glatt zu walzen. Zumindest eine der Walzen kann mit einer Vibrationseinheit ausgestattet sein, um die Verdichtung des Untergrunds zu verbessern.

Aus der DE 102010 056 531 A1 ist ein weiteres Verdichtungsfahrzeug bekannt, wobei dort die Motoren gezeigt sind, welche die Walze und die Vibrationseinheit antreiben. Als mögliche Ausführungsform der genannten Motoren ist ein Hydromotor angegeben.

Aus dem Stand der Technik ist eine große Vielfalt derartiger Verdichtungsfahrzeuge bekannt, wobei diese bis zu sechs Hydromotoren umfassen können. Es wäre nun naheliegend, alle diese Hydromotoren in einem offenen hydraulischen Kreis mit einer gemeinsamen Pumpe mit Druckfluid zu versorgen, wobei die Drehrichtung und die Drehgeschwindigkeit eines jeden Hydromotors mit einem zugeordneten Ventil gesteuert wird. Die in derartigen Ventilen entstehenden Drosselverluste sind aber sehr groß. Deshalb betreibt man die Hydromotoren üblicherweise in einem geschlossenen, hydraulischen Kreis, wobei die Drehgeschwindigkeit und die Drehrichtung durch Verstellung der Hubvolumina der betreffenden Hydromaschinen eingestellt wird. In einem geschlossenen hydraulischen Kreis lassen sich aber nicht beliebig viele Hydromotoren mit einer gemeinsamen Pumpe verschalten. Üblicherweise lassen sich maximal zwei Hydromotoren mit einer gemeinsamen Pumpe verschalten und das auch nur, wenn die beiden Hydromotoren vergleichbaren Belastungen ausgesetzt sind. Dementsprechend hat ein so aufgebautes Verdichtungsfahrzeug mehrere Pumpen, die jeweils mit wenigen zugeordneten Hydromotoren im geschlossenen hydraulischen Kreis betrieben werden.

Mit der Erfindung soll ein Verdichtungsfahrzeug mit einem hydraulischen Antrieb geschaffen werden, wobei beliebige Konfigurationen von Hydromotoren bzw. ersten und zweiten Hydromaschinen realisierbar sind. Dabei soll idealerweise nur eine einzige Pumpe bzw. dritte Hydromaschine zum Einsatz kommen, um alle Hydromotoren bzw. erste und zweite Hydromaschinen mit Druckfluid zu versorgen. Auf Ventile und die damit einhergehenden Drosselverluste in der primären Energieübertragung von der dritten Hydromaschine zu den ersten bzw. zweiten Hydromaschinen soll möglichst vollständig verzichtet werden.

Gemäß Anspruch 1 wird vorgeschlagen, dass die wenigstens eine erste, die wenigstens eine zweite und eine dritte Hydromaschine hochdruckseitig jeweils an eine gemeinsame Versorgungsstelle und niederdruckseitig jeweils an einen gemeinsamen Tank angeschlossen sind, so dass sie einen offenen hydraulischen Kreislauf bilden, wobei die genannte Verbindung zur Versorgungsstelle jeweils derart fortdauernd freigebbar ist, dass ein Hochdruck in der wenigstens einen ersten, in der wenigstens einen zweiten und in der dritten Hydromaschine im Wesentlichen gleich dem Druck an der Versorgungsstelle ist, wobei die wenigstens eine erste, die wenigstens eine zweite und die dritte Hydromaschine jeweils ein verstellbares Verdrängungsvolumen haben, wobei ein Verdrängungsvolumen der wenigstens einen zweiten Hydromaschine so einstellbar ist, dass sich die gewünschte Vibrationsstärke ergibt, während die genannten Verbindungen zur Versorgungsstelle freigegeben sind.

Die Vibrationseinheit umfasst vorzugsweise wenigstens eine bezüglich einer Drehachse drehbare Masse, deren Schwerpunkt abseits der genannten Drehachse angeordnet ist, wobei die wenigstens eine Masse mit einer zugeordneten zweiten Hydromaschine in Drehantriebsverbindung steht. Vorzugsweise sind mehrere Massen vorgesehen, deren Exzentrizität und Drehrichtung so aufeinander abgestimmt sind, dass sich in Summe eine oszillierende Beschleunigungskraft ergibt, die im Wesentlichen senkrecht zum Untergrund ausgerichtet ist. Die Vibrationseinheit ist vorzugsweise im Inneren der betreffenden Walze angeordnet. Unter einer fortdauernd freigebbaren Verbindung soll einerseits eine Verbindung verstanden werden, die permanent offen ist, wobei sie höchst vorzugsweise einen konstanten, kleinen Strömungswiderstand hat. Die fortdauernd freigebbare Verbindung kann aber auch von einem Schaltventil gebildet werden, welches zumindest zwei diskrete Schaltstellungen hat, wobei die Verbindung in jeder Schaltstellung einen konstanten, kleinen Strömungswiderstand hat. Es kann eine Schaltstellung vorhanden sein, die als Sperrstellung ausgeführt ist, so dass die zugeordnete Hydromaschine hydraulisch drehfest eingespannt ist. Mit dem Schaltventil kann beispielsweise die Drehrichtung der zugeordneten Hydromaschine umgekehrt werden, ohne dass die Hydromaschine über das Verdrängungsvolumen Null hinweg verstellbar sein muss. Es soll gerade kein stetig verstellbares Ventil vorhanden sein, wie es bei einem Hydromotor im offenen Kreis sonst üblich ist.

Bei der Versorgungsstelle handelt es sich vorzugsweise um einen mit Druckfluid gefüllten Raum, wobei im gesamten genannten Raum im Wesentlichen der gleiche Druck herrscht. Die Versorgungsstelle wird vorzugsweise von einer langgestreckten Leitung gebildet. Die Versorgungsstelle ist vorzugsweise gerade nicht punktförmig klein, sie hat vielmehr eine räumliche Ausdehnung.

Unter einer Hydromaschine soll eine Maschine verstanden werden, welche hydraulische Leistung in mechanische Leistung in Form einer Drehbewegung umwandelt und umgekehrt. Bei den genannten Hydromaschinen handelt es sich vorzugsweise um Axialkolbenmaschinen. Die wenigstens eine erste und/oder die wenigstens eine zweite Hydromaschine und die dritte Hydromaschine sind vorzugsweise in Schrägachsenbauweise ausgeführt. Damit können alle Hydromaschinen so ausgeführt werden, dass sie über das Verdrängungsvolumen Null hinweg verstellbar sind. Die bei Hydromotoren sonst bevorzugte Schrägachsenbauweise ist aus diesem Grund gerade nicht bevorzugt. Der genannte offene hydraulische Kreislauf wird vorzugsweise mit einem flüssigen Druckfluid betrieben, wobei höchst vorzugsweise Hydrauliköl verwendet wird.

In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung angegeben. Es kann vorgesehen sein, dass eine Drehrichtung der wenigstens einen ersten Hydromaschine bei jeweils gleichbleibender Durchströmungsrichtung der betreffenden ersten Hydromaschine durch Verstellung des betreffenden Verdrängungsvolumens umkehrbar ist. Das Verdrängungsvolumen der wenigstens einen ersten Hydromaschine ist also über das Verdrängungsvolumen Null hinweg verstellbar. Damit kann die Fahrtrichtung des Verdichtungsfahrzeugs umgekehrt werden, während der Vibrationsantrieb unverändert weiterläuft. Das beim Verdichten eines Straßenbelags häufig anzutreffende Hin- und Herfahren des Verdichtungsfahrzeugs bei konstant weiterlaufender Vibrationseinheit kann also problemlos durchgeführt werden. Der Wechsel der Fahrtrichtung kann dabei sehr sanft erfolgen. Die Drehrichtung der wenigstens einen zweiten Hydromaschine kann ebenfalls durch Verstellung des Verdrängungsvolumens umkehrbar sein. Je nach Bauart der Vibrationseinheit können hierdurch unterschiedliche Vibrationseigenschaften erreicht werden.

Es kann vorgesehen sein, dass die Versorgungsstelle an einen Hydrospeicher angeschlossen ist. Für die Regelbarkeit des gesamten hydraulischen Antriebs ist es besonders vorteilhaft, wenn der Druck an der Versorgungsstelle einen vorgegebenen Wert im Wesentlichen konstant einhält. Dieser vorgegebene Wert kann sich ändern, wenn sich der gewünschte Betriebszustand ändert, er ist also nur zweitweise so lange konstant, wie sich der gewünschte Betriebszustand nicht ändert. Wie nachfolgend noch erläutert werden wird, wird dieser Druckwert vorzugsweise durch Verstellung des Verdrängungsvolumens der dritten Hydromaschine eingestellt. Diese Regelung reagiert aber vergleichsweise träge, wenn sich der Druck an der Versorgungsstelle wegen schnell ändernden äußeren Belastungen an der wenigstens eine ersten oder der wenigstens einen zweiten Hydromaschine sprungartig ändert. Mit dem Hydrospeicher können solche sprungartigen Änderungen des Drucks an der Versorgungsstelle so abgemildert werden, dass die Druckregelung mittels der dritten Hydromaschine ausreichend schnell arbeitet. Die Füll- bzw. die Entladegeschwindigkeit des Hydrospeichers wird vorzugsweise jeweils so eingestellt, dass das gesamte Verdichtungsfahrzeug einen optimal niedrigen Energieverbrauch aufweist. Dem Hydrospeicher kann eine Ventileinheit zugeordnet sein, welche den Austausch von Druckfluid zwischen der Versorgungsstelle und dem Hydrospeicher abhängig vom Druck an der Versorgungsstelle steuert. Hierdurch soll insbesondere vermieden werden, dass der Hydrospeicher übermäßig gefüllt wird. Weiter soll vermieden werden, dass ein leerer Hydrospeicher die Funktion des hydraulischen Antriebs stört.

Es können zwei oder mehr Walzen vorgesehen sein, welche jeweils mit einer eigenen ersten Hydromaschine in Drehantriebsverbindung stehen, wobei alle ersten und alle zweiten Hydromaschinen an dieselbe Versorgungsstelle und denselben Tank angeschlossen sind. Jeder Walze ist vorzugsweise eine gesonderte erste Hydromaschine zugeordnet. Jeder Walze ist vorzugsweise eine eigene Vibrationseinheit mit einer eigenen zweiten Hydromaschine zugeordnet. In diesem Fall ist die vorliegende Erfindung besonders nützlich, da gegenüber einem konventionellen Verdichtungsfahrzeug auf besonders viele Pumpen bzw. dritte Hydromaschinen verzichtet werden kann.

Es kann vorgesehen sein, dass die Versorgungsstelle an einen Drucksensor angeschlossen ist, wobei das Verdrängungsvolumen zumindest einer zweiten Hydromaschine abhängig vom mit dem Drucksensor gemessenen Druck und abhängig von der gewünschten Vibrationsstärke einstellbar ist. Der entsprechende Zusammenhang ist vorzugsweise in einem Kennfeld gespeichert. Die Verstellung findet vorzugsweise in der Art einer Steuerung bzw. einer Vorsteuerung statt. Damit kann auf teure Regler verzichtet werden. Die erreichbare Stellgenauigkeit ist für eine Vibrationseinheit häufig ausreichend.

Es kann vorgesehen sein, dass die Versorgungsstelle an einen Drucksensor angeschlossen ist, wobei das Verdrängungsvolumen der dritten Hydromaschine abhängig von dem mit dem Drucksensor gemessenen Druck einstellbar ist. Bei einem konventionellen hydraulischen Antrieb würde man an dieser Stelle eine mit einem hydraulischen Druckregler arbeitende Druckregelung bevorzugen, da diese sich bewährt hat und sehr zuverlässig arbeitet. Die hydraulische Druckregelung kommt auch mit den in einem hydraulischen Antrieb oft anzutreffenden, starken Druckschwankungen gut zurecht. Dennoch ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine elektronische Druckregelung bevorzugt und dass, obwohl hierfür eine hohe Rechenleistung in der Steuervorrichtung installiert werden muss, um eine zur konventionellen hydraulischen Druckregelung vergleichbare Regelgüte zu erreichen. Wie sich aus dem unten erläuterten Verfahren ergibt, soll der Sollwert dieser Regelung sehr flexibel an die momentanen Arbeitsbedingungen des Verdichtungsfahrzeugs angepasst werden. Das ist mit einer elektronischen Druckregelung sehr viel einfacher realisierbar als mit einer hydraulischen Druckregelung. Weiter kann der vorgeschlagene Drucksensor bei der Einstellung der wenigstens einen ersten und der wenigstens einen zweiten Hydromaschine verwendet werden, wobei dies eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellt. Der einzelne Drucksensor kann also für drei verschiedene Zwecke nutzbringend eingesetzt werden.

Es kann ein erster Regelkreis vorgesehen sein, dessen Istgröße der mit dem Drucksensor gemessene Druck ist, wobei dessen Stellgröße das Verdrängungsvolumen der dritten Hydromaschine ist. In der Folge wird der Druck an der Versorgungsstelle auf einen durch eine Sollgröße vorgegebenen Wert eingeregelt. Der genannte Druck ist damit nicht mehr abhängig vom Fahrwiderstand, den das Verdichtungsfahrzeug beim Fahren überwinden muss. Er ist ebenfalls nicht abhängig von der eingestellten Vibrationsstärke bzw. von dem Antriebsdrehmoment der wenigstens einen zweiten Hydromaschine.

Die entsprechende Sollgröße wird vorzugsweise so gewählt, dass an der wenigstens einen ersten Hydromaschine die gewünschte Drehzahl erreichbar ist, wobei die genannte Drehzahl die Fahrgeschwindigkeit des Verdichtungsfahrzeugs bestimmt. Dabei wird angestrebt, dass der Druck an der Versorgungsstelle möglichst niedrig ist, um Energie einzusparen. Die Drehzahl der wenigstens einen ersten Hydromaschine wird vorzugsweise mit einem ersten Drehzahlsensor zumindest mittelbar gemessen. Hierbei ist anzumerken, dass sich alle Walzen typischerweise mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit drehen, welche gleich der Fahrgeschwindigkeit des Verdichtungsfahrzeugs ist. Dementsprechend reicht normalerweise ein einziger erster Drehzahlsensor aus. Wenn Schlupf an den Walzen zu befürchten ist, werden vorzugsweise mehrere erste Drehzahlsensoren verwendet, um diesen Schlupf zu detektieren. Die Drehzahl der dritten Hydromaschine wird vorzugsweise mit einem dritten Drehzahlsensor gemessen, wobei der entsprechende Messwert bei der genannten Regelung berücksichtigt wird, insbesondere bei der Festlegung des Sollwerts des ersten Regelkreises.

Schutz wird dementsprechend für ein Verfahren beansprucht, wobei eine Sollgröße des ersten Regelkreises abhängig von der gewünschten Fahrgeschwindigkeit des Verdichtungsfahrzeugs und/oder abhängig von der gewünschten Vibrationsstärke gewählt wird. Hinsichtlich der Fahrgeschwindigkeit kann beispielsweise das Antriebsdrehmoment der Walzen ermittelt werden, welches zum Erreichen der Fahrgeschwindigkeit notwendig ist. Aus dem maximalen Verdrängungsvolumen der ersten Hydromaschine ergibt sich daraus wiederum der mindestens erforderliche Druck an der Versorgungsstelle. Analog kann hinsichtlich der Vibrationsstärke verfahren werden. Für die Festlegung der Sollgröße ist der höchste der so ermittelten Drücke maßgeblich. Die Einstellung der Sollgröße des ersten Regelkreises findet vorzugsweise in der Art einer Steuerung, also ohne Rückkopplung, statt.

Es kann vorgesehen sein, dass wenigstens einer zweiten Hydromaschine ein zweiter Drehzahlsensor zugeordnet ist, mittels dessen eine Drehzahl der betreffenden zweiten Hydromaschine messbar ist, wobei ein zweiter Regelkreis vorgesehen ist, dessen Istgröße ein Messwert des zweiten Drehzahlsensors ist, wobei dessen Stellgröße das Verdrängungsvolumen der betreffenden zweiten Hydromaschine ist. Hierdurch kann die Vibrationsstärke sehr genau eingestellt werden. Bei wechselnden Untergründen mit unterschiedlichem Dämpfungsverhalten schwankt die Vibrationsstärke im Wesentlichen nicht. Die Sollgröße des zweiten Regelkreises entspricht der am betreffenden zweiten Hydromotor gewünschten Drehzahl. Diese ist wiederum proportional zur gewünschten Vibrationsstärke. Vorzugsweise wird der zweite Regelkreis mit dem weiter oben erläuterten Kennfeld kombiniert, welches dann als sogenannte Vorsteuerung arbeitet.

Es kann vorgesehen sein, dass die Versorgungsstelle von einer Leitung gebildet wird, welche sich über wenigstens 50% der Länge des Verdichtungsfahrzeuges in Fahrtrichtung erstreckt. Damit können alle Hydromaschinen des Verdichtungsfahrzeugs problemlos an die Versorgungsstelle angeschlossen werden. Es versteht sich, dass die freie Querschnittsfläche der genannten Leitung vorzugsweise so groß gewählt wird, dass an allen Stellen der Leitung im Wesentlichen der gleiche Druck herrscht.

Es kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine erste Hydromaschine, die wenigstens eine zweite Hydromaschine und/oder die dritte Hydromaschine jeweils eine Stellvorrichtung umfasst, die dazu eingerichtet ist, das Verdrängungsvolumen der betreffenden Hydromaschine im Wesentlichen proportional zu einem Stellsignal einzustellen. Die genannte Stellvorrichtung arbeitet vorzugsweise hydraulisch. Sie umfasst vorzugsweise einen Stellzylinder, ein Stellventil und einen Stellungssensor. Vorzugsweise umfasst sie einen vierten Regelkreis, welcher unter Verwendung der vorgenannten Komponenten das Verdrängungsvolumen auf einen durch das Stellsignal vorgegebenen Sollwert einregelt.

Es kann vorgesehen sein, dass wenigstens einer ersten Hydromaschine ein dritter Regelkreis zugeordnet ist, dessen Istgröße die Drehzahl der betreffenden ersten Hydromaschine ist, wobei dessen Stellgröße das Verdrängungsvolumen der betreffenden ersten Hydromaschine ist. Sofern mehrere erste Hydromaschinen vorgesehen sind, wird deren Verdrängungsvolumen entweder gleich oder in einem fest vorgegebenen Verhältnis eingestellt. Es ist also auch in diesem Fall nur ein einziger dritter Regelkreis vorgesehen. Damit kann die Fahrgeschwindigkeit besonders genau eingestellt werden. Alternativ dazu ist es denkbar, das Verdrängungsvolumen zumindest einer ersten Hydromaschine mittels eines weiteren Kennfelds einzustellen, welches als Eingangsgrößen die gewünschte Fahrgeschwindigkeit und den Messwert des Drucksensors an der Versorgungsstelle hat.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine grobschematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Verdichtungsfahrzeugs;

Fig. 2 einen Schaltplan des hydraulischen Antriebs des Verdichtungsfahrzeugs nach Fig. 1 ;

Fig. 3 die in Fig. 2 fehlende Ansteuerungsteuerung der zweiten Hydromaschine; und Fig. 4 eine alternative Verbindung der zweiten Hydromaschine mit der Versorgungsstelle und dem Tank.

Fig. 1 zeigt eine grobschematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Verdichtungsfahrzeugs 10. Das vorliegende Verdichtungsfahrzeug 10 ist in Form einer Straßenwalze ausgeführt, mit welcher ein Untergrund 11 in Form einer frisch asphaltierten Straße glatt gewalzt werden kann. Das Verdichtungsfahrzeug 10 hat vorliegend zwei drehbare, kreiszylindrische Walzen 20, welche auf dem Untergrund abwälzen, um diesen zu glätten. Vorliegend ist nur die vordere Walze 20 mittels einer ersten Hydromaschine 21 angetrieben. Hierbei ist anzumerken, dass Fig. 1 eine außerordentliche einfache Ausführungsform eines erfindungsgemäßen

Verdichtungsfahrzeugs zeigt. Die vorliegende Erfindung spart jedoch dann besonders viele Kosten, wenn viele erste und zweite Hydromaschinen 21 ; 31 Verwendung finden, also beispielsweise wenn alle Walzen 20 angetrieben und gleichzeitig mit einer Vibrationseinheit 30 versehen sind. Das Verdichtungsfahrzeug kann dabei auch mehr als zwei Walzen 20 haben.

Vorliegend ist nur die hintere Walze 20 mit einer Vibrationseinheit 30 versehen. Mit der Vibrationseinheit 30 soll eine senkrecht zum Untergrund 11 wirkende, pulsierende Kraft auf die zugeordnete Walze 20 ausgeübt werden, so dass der Untergrund 11 besser verdichtet wird. Hierfür kann beispielsweise eine drehbar gelagerte Masse 33 Verwendung finden, deren Schwerpunkt abseits der Drehachse bzw. exzentrisch angeordnet ist. Diese Masse 33 steht mit einer zugeordneten zweiten Hydromaschine 31 in Drehantriebsverbindung.

Hinzuweisen ist noch auf die Versorgungsstelle 50 in Form einer Leitung 54, welche sich über wenigstens 50% der Länge des Verdichtungsfahrzeugs 10 in Fahrtrichtung 15 erstreckt. Damit können alle in Fig. 2 und 3 dargestellten Verbindungen zur ersten und zur zweiten Hydromaschine 21 ; 31 hergestellt werden. In der Leitung 54 herrscht trotzdem überall im Wesentlichen der gleiche Druck.

Fig. 2 zeigt einen Schaltplan des hydraulischen Antriebs des Verdichtungsfahrzeugs 10 nach Fig. 1. Der hydraulische Antrieb umfasst eine Versorgungsstelle 50 in Form einer langgestreckten Leitung 54. An diese sind die erste, die zweite und die dritte Hydromaschine 21 ; 31; 41 mit ihrer Hochdruckseite angeschlossen, wobei eine permanent offene, widerstandsarme Fluidaustauschverbindung vorhanden ist. In dieser Verbindung sind vorliegend keine Ventile, Drosseln oder dergleichen eingebaut, so dass der Hochdruck in den genannten Hydromaschinen 21; 31 ; 41 im Wesentlichen gleich dem Druck an der Versorgungsstelle 50 ist. Die erste, die zweite und die dritte Hydromaschine 21 ; 31; 41 sind jeweils als Axialkolbenmaschinen mit verstellbarem Verdrängungsvolumen ausgeführt. Die erste und die zweite Axialkolbenmaschine 21; 31 sind vorzugsweise in Schrägscheibenbauweise ausgeführt, wobei sie in der überwiegenden Betriebszeit als Motor betrieben werden. Sie sind vorzugsweise über das Verdrängungsvolumen Null hinweg verstellbar. Die dritte Hydromaschine 41 ist vorzugsweise in Schrägscheibenbauweise ausgeführt, wobei sie in der überwiegenden Zeit als Pumpe betrieben wird. Alle Hydromaschinen 21; 31 ; 41 sind mit einer Stellvorrichtung 13 ausgestattet, die so eingerichtet ist, dass sie das Verdrängungsvolumen der betreffenden Hydromaschine 21 ; 31; 41 im Wesentlichen proportional zu einem zugeordneten Stellsignal 14 verstellt. Es findet dementsprechend keine hydraulische Druck- und/oder Leistungsregelung an der Hydromaschine 21 ; 31; 41 selbst statt. Stattdessen wird der hydraulische Antrieb wie nachfolgend beschrieben geregelt, wobei vorzugsweise eine elektronische Regeleinrichtungen Verwendung finden.

Die dritte Hydromaschine 41 wird von einem zugeordneten Antriebsmotor 43 in Drehbewegung versetzt. Bei dem Antriebsmotor 43 handelt es sich vorzugsweise um einen Dieselmotor, wobei jede andere Motorbauart, insbesondere auch ein Elektromotor, zum Einsatz kommen kann. Der Antriebsmotor 43 läuft vorzugsweise mit einer fest vorgegebenen Drehrichtung. In der weit überwiegenden Betriebszeit fördert die dritte Hydromaschine 41 Druckfluid vom Tank 12 zur Versorgungsstelle 50, wobei sie als Pumpe arbeitet. Im Rahmen der erfindungsgemäßen Regelung kann es aber auch vorkommen, dass Druckfluid von der Versorgungsstelle 50 über die dritte Hydromaschine 41 zum Tank fließ, wobei die dritte Hydromaschine 41 als Motor arbeitet und so den Antriebsmotor 43 vorübergehend entlastet.

Die Niederdruckseiten der ersten der zweiten und der dritten Hydromaschine 21 ; 31 ; 41 sind jeweils an den Tank 12 angeschlossen, so dass sich ein offener hydraulischer Kreislauf ergibt. Auch diese Verbindungen zum Tank sind permanent und widerstandsarm offen, wobei dort vorzugsweise keine Ventile, Drosseln oder dergleichen angeordnet sind. Der gesamte hydraulische Antrieb kommt also grundsätzlich ganz ohne Ventile aus, wobei die gewünschte Bewegung allein durch Verstellung der Hubvolumina der Hydromaschinen 21 ; 31; 41 herbeigeführt wird.

Der Versorgungsstelle 50 ist vorliegend dennoch eine Ventileinheit 52 zugeordnet, welche zwischen die Versorgungsstelle 50 und einen optionalen Hydrospeicher 51 geschaltet ist. Mit dem Hydrospeicher 51 werden Spitzen im Leistungsbedarf, beispielsweise beim Beschleunigen des Vibrationsantriebs (Nr. 30 in Fig. 1), abgefangen, so dass diese den Antriebsmotor 43 nicht übermäßig belasten, so dass dieser nicht übermäßig groß ausgeführt werden muss. Weiter werden durch den Hydrospeicher 51 Druckspitzen an der Versorgungsstelle 50 abgefangen. Die Ventileinheit 52 bewirkt zunächst eine Anpassung eines hohen Drucks im Hydrospeicher 51 an einen niedrigeren Druck an der Versorgungsstelle 50, so dass der Hydrospeicher 51 entladen wird, wenn er ausreichend gefüllt ist. Weiter bewirkt sie, dass der Hydrospeicher 51 geladen wird, wenn der Druck in dessen Inneren kleiner als der Druck an der Versorgungsstelle 50 ist. Dabei wird vorzugsweise ein vorgegebener Lade-Volumenstrom nicht überschritten. Die Ventileinheit 52 kann rein hydro-mechanisch ausgeführt sein. Vorzugsweise ist sie elektrisch verstellbar, wobei sie von der elektronischen Steuervorrichtung 16 verstellt wird. Vorzugsweise ist der Hydrospeicher 51 mit einem (nicht dargestellten) Drucksensor versehen, welcher an die elektronische Steuervorrichtung 16 angeschlossen ist, so dass eine elektronische Regelung des Drucks im Hydrospeicher 51 stattfinden kann.

Mit dem ersten Regelkreis 60 wird an der Versorgungstelle 50 ein Druck eingeregelt, welcher gleich der Sollgröße 63 des ersten Regelkreises 60 ist. Diese Sollgröße 63 wird abhängig von der gewünschten Fahrgeschwindigkeit des Verdichtungsfahrzeugs und der gewünschten Vibrationsstärke des Vibrationsantriebs (Nr. 30 in Fig. 1) gewählt. Dabei wird die Sollgröße 63 des ersten Regelkreises 60 vorzugsweise so klein gewählt, dass der Verstellbereich der ersten und der zweiten Hydromaschine 21; 31 gerade noch sicher ausreicht, um die gewünschten Betriebsparameter (Fahrgeschwindigkeit, Vibrationsstärke) zu erreichen.

Der entsprechende erste Regler 64 ist vorliegend als PID-Regler ausgeführt, wobei auch ein PI- oder ein I-Regler zum Einsatz kommen kann. Der erste Regler 64 wird vorzugsweise von einer elektronischen Steuervorrichtung 16 implementiert, welche einen programmierbaren Digitalrechner umfasst. Dem ersten Regler 64 wird die Differenz aus der oben erläuterten Sollgröße 63 und der Istgröße 61 zugeführt, wobei an dessen Ausgang eine Stellgröße 62 anliegt, welche das Stellsignal 14 der dritten Hydromaschine 41 bildet. Die Istgröße 61 des ersten Regelkreises 60 ist der Messwert eine Drucksensors 53, welcher an die Versorgungsstelle 50 angeschlossen ist.

Fig. 3 zeigt die in Fig. 2 fehlende Ansteuerungsteuerung der zweiten Hydromaschine 31. Fig. 2 und 3 zeigen also zusammen einen einheitlichen hydraulischen Antrieb. Fig. 3 zeigt dabei die aufwändigste Variante der Ansteuerung, bei welcher mittels eines Kennfelds 80 eine Vorsteuerung vorgenommen wird, wobei der Vorsteuerung eine Regelung mit dem zweiten Regelkreis 70 überlagert ist. Es gibt Anwendungsfälle, bei denen die Vorsteuerung alleine, ohne den zweiten Regelkreis 70, ein ausreichend gutes Systemverhalten ergibt. Es gibt auch Anwendungsfälle, bei denen der zweite Regelkreis 70 alleine, ohne die Vorsteuerung, ein ausreichend gutes Systemverhalten ergibt.

Der zweite Regelkreis 70 umfasst einen zweiten Regler 74, der vorliegend als PID- Regler ausgeführt ist, wobei er auch als PI- oder als I-Regler ausgeführt sein kann. Dessen Eingang wird die Differenz aus der Istgröße 71 und der Sollgröße 73 zugeführt. Die Istgröße 71 wird vom Messwert des zweiten Drehzahlsensors 32, also von der Drehzahl der zweiten Hydromaschine 31 , gebildet. Die Sollgröße 73 entspricht der Drehzahl der zweiten Hydromaschine 31 , mit welcher die gewünschte Vibrationsstärke 81 erreicht wird. Wie bereits angedeutet, hat diese Regelung grundsätzlich ein integrales Regelverhalten, wobei sie in der Folge vergleichsweise träge auf Veränderungen der Sollgröße 73 reagiert. Diesem Problem kann mit der Vorsteuerung abgeholfen werden.

Die Vorsteuerung umfasst ein Kennfeld 80, welches als Eingangsgrößen die gewünschte Vibrationsstärke 81 und den Messwert des Drucksensors 53, also den Druck an der Versorgungsstelle, hat. Als Ausgangsgröße ergibt das Kennfeld 80 das an der zweiten Hydromaschine 31 einzustellende Verdrängungsvolumen an, mit dem beim aktuellen Druck an der Versorgungsstelle die gewünschte Vibrationsstärke 81 erreicht wird. Das Kennfeld 80 umfasst vorzugsweise eine entsprechende Wertetabelle, aus welcher höchst vorzugsweise Zwischenwerte durch Interpolation gewonnen werden. Diese Vorsteuerung berücksichtigt beispielsweise nicht, dass sich verändernde Umgebungstemperaturen ebenfalls auf die erforderliche Einstellung der zweiten Hydromaschine 31 auswirken. Diesem Problem wird durch den zweiten Regelkreis 70 begegnet.

Die Ausgangsgrößen des Kennfelds 80 und des zweiten Reglers 74 werden addiert, wodurch sich das Stellsignal 14 für die zweite Hydromaschine 31 ergibt. Man spricht hier auch von einer Überlagerung einer Vorsteuerung mit einer Regelung.

Fig. 4 zeigt eine alternative Verbindung der zweiten Hydromaschine 31 mit der Versorgungsstelle 50 und dem Tank 12. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 waren diese Verbindungen permanent offen. Die Ausführungsform nach Fig. 4 ist für Fälle gedacht, bei denen die Drehrichtung der zweiten Hydromaschine 31 umkehrbar sein soll, wobei zwecks Kosteneinsparung keine über das Verdrängungsvolumen Null hinweg verstellbare Hydromaschine zum Einsatz kommen soll.

Die zweite Hydromaschine 31 ist deshalb an ein Schaltventil 34 angeschlossen, welches als 4/3- Wegeventil ausgeführt ist. Das Schaltventil 43 hat also vier Anschlüsse und drei Schaltstellungen. Bei den Schaltstellungen handelt es sich um diskrete Schaltstellungen, wobei es im Wesentlichen keine Zwischenstellungen gibt, in denen sich die Öffnungsquerschnitte der verschiedenen Verbindungen stetig ändern.

Die mittlere Stellung ist eine Sperrstellung, in welcher sich die betreffende zweite Hydromaschine 31 nicht bewegen kann, weil sie hydraulisch eingespannt ist. Die Verbindungen zum Tank 12 und zur Versorgungsstelle 50 sind gesperrt. In der in Fig. 4 linken Stellung des Schaltventils 34 dreht sich die zweite Hydromaschine beispielsweise rechts herum, wobei sie sich in der in Fig. 4 rechten Stellung des Schaltventils 34 links herum dreht. Im Rahmen der Drehrichtungsumkehr ist vorzugsweise das Verdrängungsvolumen Null oder nahezu Null an der zweiten Hydromaschine 31 eingestellt, während das Schaltventil 34 verstellt wird. In den beiden äußeren Schaltstellungen sind also die Verbindungen zwischen dem zweiten Hydromotor 31 und dem Tank 12 bzw. der Versorgungsstelle 50 fortdauernd freigegeben. Eine stetige Verstellung der entsprechenden Öffnungsquerschnitte findet vorzugsweise nicht statt, während die Vibrationseinheit (Nr. 30 in Fig. 1) läuft. Es versteht sich, dass die erste Hydromaschine (Nr. 21 in Fig. 2) in analoger Weise mit einem analogen Schaltventil an die Versorgungsstelle 50 und den Tank 12 angeschlossen werden kann.

Bezugszeichen

10 Verdichtungsfahrzeug

11 Untergrund

12 Tank

13 Stellvorrichtung

14 Stellsignal

15 Fahrtrichtung

16 elektronische Steuervorrichtung

20 Walze

21 erste Hydromaschine

22 erster Drehzahlsensor

30 Vibrationseinheit

31 zweite Hydromaschine

32 zweiter Drehzahlsensor

33 exzentrische Masse

34 Schaltventil

41 dritte Hydromaschine

42 dritter Drehzahlsensor

43 Antriebsmotor

50 Versorgungsstelle

51 Hydrospeicher

52 Ventileinheit

53 Drucksensor

54 Leitung

60 erster Regelkreis

61 Istgröße des ersten Regelkreises

62 Stellgröße des ersten Regelkreises

63 Sollgröße des ersten Regelkreises

64 erster Regler 70 zweiter Regelkreis

71 Istgröße des zweiten Regelkreises

72 Stellgröße des zweiten Regelkreises 73 Sollgröße des zweiten Regelkreises

74 zweiter Regler

80 Kennfeld

81 gewünschte Vibrationsstärke