专利名称：筑路机的前驱动装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种用于铺设道路工程材料的筑路机(道路终饰机)，所述筑路机带有整平板、用于容纳道路工程材料的料仓，带有后轴和能转向的前轴的车轮行驶机构以及用于液压发动机持续驱动和能可选地接通的驱动的液压装置，所述液压装置耦合在前轮上。此外，本发明还涉及一种用于对筑路机的前驱动装置进行的牵引力调节和驱动打滑限制的方法。
背景技术：
与带有履带式行驶装置不同，带有轮式行驶装置的筑路机的突出之处在于其灵活性和易操控性。通常筑路机的轮式行驶装置配备有永久的后轮驱动装置以及附加的前轮驱动装置，所述前轮驱动装置在需要时、例如在施工运行过程中需要提高牵引力时可以被接通。由于外部的影响，例如不同的摩擦条件，前轴变化的轴载等，难以确保最佳的牵引，以便在最大的牵引力时达到无打滑/侧滑的驱动。在对于建筑机械常见的液压式的驱动系统的领域中，所谓的“负载传感系统”已得到广泛应用。这里，为了使功率损失最小化以及对多个液压的消耗器进行供给而调整泵压，使得对于负载最高的消耗器维持恒定的压力过量。这种通常在20至30bar之间的压力过量通常通过调节泵的调节缸中的弹簧预紧力进行调整。这里还存在这样的需求，即，进一步降低由压力过量和输送流形成的功率损失。为了限制驱动打滑，已知这样的筑路机，所述筑路机通过对于每个轮子进行持续 的转速监控而识别实际转速与额定转速的偏差并在必要时通过转速限制来消除所述偏差。这里不利的是，传感器装置和调节的费用过高。
发明内容
因此本发明的目的在于，最佳地调整永久性的或能可选地接通的前轮驱动装置的牵引力，同时主动限制在前轮上可能出现的车轮打滑。此外本发明的目的还在于，降低调整消耗和成本。所述目的可以通过独立权利要求I的主题以及按照权利要求9的方法来实现。各从属权利要求涉及本发明有利的实施例。根据本发明的筑路机用于铺设道路工程材料，包括整平板，用于容纳道路工程材料的料仓以及带有后轴和能转向的前轴的轮式行驶装置，所述后轴具有至少两个永久地受驱动的后轮，所述前轴是单轴或双轴，具有η个、优选两个或四个前轮。此外根据本发明的筑路机还包括用于确定前轴的轴载、转向角以及筑路机工作速度的装置。此外，根据本发明还设有用于永久性地或能可选地接通的驱动η个液压马达的液压装置，所述液压马达分别耦合在各一个前轮上。根据本发明的液压装置包括η个带有节流部的控制阀和η个压力平衡装置/压力保持阀(Druckwaage)，各节流部的横截面能单独地调整，所述压力平衡装置优选具有η-1个换向阀。所述液压装置设有调节泵、调节压力流和输送流的泵。此外还设有电子的控制单元，所述控制单元设计成，使得该控制单元预先规定在调节泵下游/控制阀上游的泵压与压力平衡装置下游/液压马达上游的最高负荷压力之间的额定压力差。根据本发明的液压装置还包括用于确定泵压和最高负荷压力之间实际压力差的压力测量装置和用于调节所述调节泵的输送流的泵调节阀，该泵调节阀设计成使将实际压力差调节到额定压力差上。本发明基于这样的认知，泵压和最高负荷压力之间的压力差以简单的方式作为调节变量用于优化牵弓I。因此不仅可以实现前轮的最大牵弓I力，而且还可以有效地限制打滑。因为仅使用已知的构件，所以不需要用于昂贵的传感器装置、执行器或调节器的额外支出。替代用于调节泵上的最高负荷压力的通信线路，使用泵调节阀，例如传统性的比例阀来确定负荷传感压力，以便可以对牵引力进行配量。同时，利用所述泵调节阀还可以在
考虑到实际压力差与额定压力差的偏差的情况下，主动地限定驱动打滑，其方式是，相应地这样来调节所述调节泵，即，将实际压力差调整到额定压力差。根据本发明的用于筑路机的前轮驱动的牵引力调整和驱动打滑限制的方法包括以下步骤根据前轴的轴载、转向角和试验台上确定的工作速度对于每个工作点确定泵压和最高负荷压力之间的最佳压力差，以及，将所确定的压力差以特征曲线/特征曲线族的形式存储到电子的控制单元(ECU)中。最佳压力差也可以借助于在运行时的模型在考虑一些影响变量、如前轴的轴载和工作速度的情况下计算得出。该模型包括对作为前轴的轴载和工作速度的函数的压力差的数学描述。在泵压和最高负荷压力之间的额定压力差由阀活塞的选择和要求的液量(速度)得出。这也是与通流量相关的固定量。如果压力差提高，则这是表明提供了比能传递的牵引力更多的牵引力的指标。这意味着存在功率损失。如果压力差小于期望值，就意味着可传递更高的牵引力。然后在运行时确定所存在的工作点。基于该工作点，根据瞬时工作点输出事先已在试验台中确定的额定压力差作为参考变量。如果确定了额定压力差，可以使用一个压力差传感器或两个简单的压力传感器，因此可以在存在偏差时将实际压力差调节到额定压力差。对于每个消耗器，在采用液压马达的情况下，可以单独地在试验台上在改变影响参数轴载、转向角和行驶速度的情况下确定期望的压力差。在运行中的液量分配针对每个马达通过节流的控制阀、例如比例阀单独地进行，此时满足，阀上的体积流Q取决于在控制阀中的节流部的开口横截面A。这也是流过比例阀的电磁调节装置的电流I的函数。在考虑到后轴的速度和转速的情况下来这样分配液量，使得前轮的圆周速度基本上与后轮的圆周速度相等。已知的是，体积流与节流部的横截面成比例。就是说利用节流部横截面的规定值确定了液压马达的转速及车轮速度。牵引力配量通过泵上的借助于泵调节阀能按比例配料的负荷传感压力来实现。在泵和最高负荷压力之间的压力差用作打滑极限的指标。泵调节阀上的流一直升高到泵压和最高负荷压力之间的压力差大于期望值。理论上在这一情况下前轮发生空转，但这可以这样来防止，即通过控制阀来限定输送量。为了避免由于过高压力差导致的功率损失，降低泵调节阀上的压力，直至再次达到额定压力差。也可以根据前轴轴载例如通过测量缸压力而实现预控制。预控制同样也可根据后轴压力(后轴上的牵引力)以相应的提前量进行。也存在以下可能性，即调节泵的泵调节阀中的流被作为比较变量提供。因此可以省去压力传感器。在没有在前轴上的轴载指标的情况下，可以通过利用压力传感器检测后轮上的牵引力来实现在前轮上的牵引力分配。可以与该压力成比例调节前轮上的压力。但不利的是，此时仅有整平板重量一根据其位置一作为用于轴载检测和由此用于牵引力分配的分变量。优选电子控制单元包括特征曲线/特征曲线族，从中可以对于每个工作点获得所属的额定压力差。最佳的额定压力差可以如上所述获得。电子控制单元可以是带有存储器 的传统结构形式。根据本发明的一个优选实施形式，根据前轴轴载、转向角以及工作速度确定工作点。为了确定前轴轴载，要区分为受轴载影响的整平板的三种状态整平板位于上面，在主动的整平板卸载时整平板位于下面，或整平板在浮动位置中位于下面。关于处于何种状态的信息由于以下原因存在于电子控制单元中。在主动的整平板卸载时，相应的在下部在缸上形成的卸载压力(左面和右面)是已知。这些压力是直接测量的或者可以根据阀控制和相应的特性曲线确定。此外，用于确定前轴轴载的装置优选还包括料位传感器，例如通过给出料仓料位的一个或者多个的超声波传感器来实现。显示料位的非接触式传感器是已知的，因此可以将道路工程材料的重量引入轴载的计算中。可选地，轴载也可以通过在前轴的悬挂上的测力量针、通过用于调节前轴悬挂的缸上的压力测量或者通过在液压气缸上的压力测量确定，所述液压缸必要时铰接在前轮的双轴的杆件上。用于检测转向角的装置可以位移传感器或角度传感器。用于检测筑路机工作速度的装置优选可以是后轴上的转速传感器。按照本发明的另一个实施例设定，泵调节阀为比例阀。借助于该比例阀压力和由此还有牵引力可精确地进行配量。控制阀优选为带有能无级调节的节流部横截面的二位二通比例阀。因此可以实现精确的液量分配。如果例如除了后轮以外还仅需驱动两个或四个前轮，同时还了实现关闭个别液压马达的可能性。按照本发明的另一个有利的实施例，电子控制单元包括用于对每个控制阀确定额定流的特征曲线/特征曲线族。为此在控制单元中存储阀特性，从而控制阀能直接由电子控制单元控制。
根据唯一一个附图进行详细说明本发明。图I示意性示出根据本发明的液压装置的液压线路图。
具体实施例方式例如由柴油发动机(未示出)驱动的调节泵12由油箱11向由四个液压马达17a、17b、17c、17d组成的消耗器供应液压油。例如在位置13可通过压力测量装置23测量泵压Ppo调节泵12的输送流分配给各个消耗器17a-17d。每个消耗器通过具有节流作用的、构造成为比例方向阀14a-14d的控制阀进行供给。能够通过电子控制单元(图中未标示)单独控制的控制阀能够持续调节其节流部横截面。根据已知的节流公式体积流与开口横截面成比例。因此，开口横截面确定了液压马达的转速。每个控制阀14a-14d的下游连接一个压力平衡装置15a-15d。压力平衡装置15a-15d是比例限压阀，在每个压力平衡装置15a_15d上存在最高的负荷压力PlS。通过与波动无关地保持控制阀14a_14d上的压力降ΛΡ1-ΛΡ2恒定，压力平衡装置15a_15d确保实现经调节的体积流。换向阀25a至25c连接在位置16a_16d并相互连接，使得在管道24中总是存在最高负荷压力。所述最高负荷压力Pls例如可以通过压力测量装置22确定。在马达17a-17d上使用的液压油通过管道19离开液压装置10。用于确保例如12bar的最低压力的背压阀20可以设置在马达17a-17d的低压侧。每个液压马达17a_17d优选包括当后轴较快时用于液压空程的补充吸入阀18a-18d。
根据本发明，压力差Λ p=Pp-PLS作为调节变量用于实现最佳牵引力。在试验台中确定的额定压力差的值存储在电子控制单元中。根据工作点存在需要遵守的额定压力差，以便在最大牵引力时实现无打滑的前驱动。泵调节阀30调节调节泵12的输送流，使得对于每个开口横截面的实际压力差符合预先规定的额定压力差。就是说，与常见的负荷传感系统不同，不是对于所有工作点确定压力差，而是可以可变地选择，以便在最大牵引力和限制打滑的情况下达到效率的最佳值。为了调节所述调节泵12，设有弹簧加载的液压活塞32，该液压活塞在右侧33用泵压加载，在左侧34用泵调节阀30和弹簧力的降低的压力加载。当在左侧33和右侧34之间的力平衡例如由于比例阀14a-14d的节流部横截面的变化而发生改变时，则液压活塞32的位置改变。通过直接控制泵调节阀30可以介入这种调节。
权利要求
1.一种用于铺设道路工程材料的筑路机，包括整平板；用于容纳道路工程材料的料仓；带有后轴和能转向的前轴的轮式行驶装置，后轴具有至少两个永久性受驱动的后轮，所述前轴是单轴或双轴，具有η个前轮、优选η=2或η=4 ;用于确定前轴的轴载、转向角以及筑路机的工作速度的装置；用于永久性地或能可选地接通地驱动η个液压马达(17a-17d)的液压装置(10)，所述液压马达分别耦合在一个前轮上，所述液压装置(10)包括 η个带有节流部的控制阀(14a-14d),所述节流部的横截面能单独地调节； η个压力平衡装置(15a-15d)； 一个调节泵(12); 一个电子的控制单元，所述控制单元构造成，使得该控制单元预先规定在调节泵(12)下游/控制阀(14a-14d)上游的泵压(Pp)和压力平衡装置(15a-15d)下游/液压马达(17a_17d)上游的最高负荷压力(Pls)之间的额定压力差； 一个压力测量装置(22、23)，用于确定泵压力(Pp)和最高负荷压力(Pls)之间的实际压力差; 一个泵调节阀(30)，用于调节所述调节泵(12)的输送流，所述泵调节阀构造成，使得该泵调节阀将实际压力差调节到额定压力差。
2.根据权利要求I所述的筑路机，其特征在于，压力平衡装置(15a-15d)相应地具有η-I 个换向阀(25a-25c)。
3.根据权利要求I或2所述的筑路机，其特征在于，电子的控制单元包括特征曲线/特征曲线族，由特征曲线/特征曲线族能对于每个工作点得到所属的额定压力差。
4.根据上述权利要求中任一项所述的筑路机，其特征在于，根据整平板的三个影响轴载的状态确定工作点，这三个状态是；整平板位于上面，在主动的整平板卸载时整平板位于下面，或整平板在浮动位置中位于下面。
5.根据上述权利要求中任一项所述的筑路机，其特征在于，用于确定前轴轴载的装置包括位置传感器，所述位置传感器给出整平板相对于所铺设的道路工程材料的位置。
6.根据上述权利要求1-4中任一项所述的筑路机，其特征在于，用于确定前轴轴载的装置包括前轮轴的悬挂上的测力量针。
7.根据上述权利要求1-4中任一项所述的筑路机，其特征在于，用于确定前轴轴载的装置包括压力传感器，所述压力传感器设置在用于调节前轴悬挂的缸体上。
8.根据上述权利要求1-4中任一项所述的筑路机，其特征在于，用于确定前轴轴载的装置包括料位传感器、尤其是超声波传感器，该料位传感器给出料仓的料位。
9.根据上述权利要求中任一项所述的筑路机，其特征在于，泵调节阀(30)是比例阀。
10.根据上述权利要求中任一项所述的筑路机，其特征在于，控制阀(14a-14d)为带有能无级调整的节流部横截面的二位二通比例阀。
11.根据上述权利要求中任一项所述的筑路机，其特征在于，电子控制单元包括用于对于每个控制阀(14a-14d)确定额定流的特征曲线/特征曲线族。
12.一种用于对根据上述权利要求中任一项所述的筑路机的前驱动进行牵引力调节和驱动打滑限制的方法，包括以下步骤在试验台上根据前轴轴载、转向角和工作速度对于每个工作点确定泵压(Pp)和最高负荷压力(Pd之间的最佳压力差；在电子控制单元中以特征曲线/特征曲线族的形式存储所确定的压力差；确定工作点；根据当前的工作点确定额定压力差；确定实际压力差；以及将实际压力差调节到额定压力差 。
全文摘要
本发明涉及一种用于铺设道路工程材料的筑路机，具有整平板，用于容纳道路工程材料的料仓，带有后轴和能转向的前轴的轮式行驶装置以及用于持久和能可选地接通地驱动液压马达的液压装置，所述液压马达耦合在前轮上。此外，本发明还涉及一种用于筑路机前驱动的牵引力调节和驱动打滑限制的方法。
文档编号F16H61/4035GK102822420SQ201180016478
公开日2012年12月12日 申请日期2011年4月14日 优先权日2010年4月14日
发明者H·克里斯特, I·哈根, M·尼克 申请人:宝马格有限公司