自行式压路机及用来运行自行式压路机的方法

摘要

本发明涉及一种自行式压路机，包括驱动系统(10)，其具有驱动机组(12)；流体静力的/机械的传动装置(22)，其具有可通过驱动机组(12)的主驱动器(14)驱动的液压泵(18)和液压马达(20)；以及包括辅助驱动装置(26)，其具有储能/驱动单元(28)和能量存储单元(42)，其中该储能/驱动单元(28)可在储能运行状态运行，用于把能量存储在能量存储单元(2)中，并可在辅助运行时通过从能量存储单元(42)中提取能量来运行，以便提供辅助驱动力矩，其中储能/驱动单元(28)耦合到驱动机组(12)的辅助驱动器(44)上。

说明书

技术领域

本发明涉及一种自行式压路机，它例如用于道路工程建设，以便压实 位于车道下方的土层，并且还压实车道的建筑材料。这种压路机通常包含 驱动系统，其具有例如构造为柴油发动机的驱动机组。该驱动机组驱动液 压/机械的驱动单元，它例如包含液压泵和液压马达。在该驱动单元中以压 缩流体流的形式供应的能量在该液压马达中转化成为用于行驶运行的动 能，该动能必要时还用于振荡器或振动器。

背景技术

由DE 10 2006 060 014 B4已知一种流体静力的驱动器，其中为获得有 效的能量利用，设计回收制动能。为此目的，能量存储单元集成在流体静 力/机械的传动装置中，即集成在液压泵和液压 马达之间的压缩流体流回路中。在惯性运行状态下，即当驱动液压泵的驱 动机组不是为了输出驱动转矩而驱动，而是用来支持制动转矩，则液压马 达起泵的作用并且给能量存储单元的压缩流体存储器增压。如果用来驱动 液压泵的驱动转矩由驱动机组提供，则在惯性运行状态下存储的能量可在 牵引状态下辅助性地供应给液压泵和液压马达之间的压缩流体流回路。

DE 10 2006 046 127 A1公开了一种具有流体静力的/机械的传动装置的 驱动系统，其中起驱动机组作用的柴油内燃机既借助其驱动轴来驱动液压 泵，也通过变速挡位来驱动流体静力的/机械的传动装置。结合流体静力的 /机械的传动装置的液压泵，来驱动液压的泵/马达单元，它可在泵运行和马 达运行之间变化，并在泵运行时装载压缩流体存储器，并在马达运行时通 过机械接口与由柴油发动机提供的驱动转矩平行地驱动流体静力的/机械 的传动装置的液压泵。

DE 10 2008 015 729 A1公开了一种驱动系统，其中由柴油机提供的驱 动转矩通过机械变速器传递到驱动轮上。通过变速器的辅助驱动轴，来运 行液压的泵/马达单元，其用来在泵运行时装载压缩流体存储器。在马达运 行时，可在提取存储于压缩流体存储器中的能量时，通过液压的泵/马达单 元把辅助转矩引导到变速器的辅助驱动轴中。

发明内容

本发明的目的是，提供一种自行式压路机以及一种用来运行自行式压 路机的方法，借助该方法可在自行式压路机的驱动系统的结构设计更简单 的情况下，达到更有效率的能量利用。

按本发明的第一方面，该目的通过自行式压路机得以实现，其包含驱 动系统，该驱动系统包括：驱动机组；流体静力的/机械的传动装置，其具 有可通过驱动机组的主驱动器驱动的液压泵和液压马达；以及包括辅助驱 动装置，其具有储能/驱动单元和能量存储单元，其中该储能/驱动单元可在 储能运行状态运行，用于把能量存储在能量存储单元中，并可在辅助运行 时通过从能量存储单元中提取能量来运行，以便提供辅助驱动力矩，其中 储能/驱动单元耦合到驱动机组的辅助驱动器上。

在自行式压路机的按本发明构造的驱动系统中，通过例如构成为柴油 发动机的驱动机组的辅助驱动器，即例如辅助驱动轴，来实现辅助驱动装 置与驱动系统的其余部件之间的相互作用。这一点意味着，在主驱动器的 范围内(即例如在作为主驱动轴生效的曲柄轴上)，不必采取其它构造方面 的措施来在实现辅助驱动装置在转矩方面的耦合。也不必在驱动系的跟在 驱动机组的主驱动器后面的部件上进行构造方面的改变。但同时，通过提 供辅助驱动装置，并由于可在顶峰负荷状态下(即例如在压路机起动时) 利用其辅助转矩，可削弱驱动机组的尺寸。它可这样设计，即它的尺寸对 于在正常运行时出现的负荷来说是足够的，但还不必独自地提供在顶峰负 荷状态下出现的转矩或功率。在此，该辅助驱动装置以这样的方式和方法 辅助性地生效，即在驱动机组的主驱动器上可输出所需的功率或所需的转 矩，而不是在驱动系统的后继部件中如下地感知到效果，即在顶峰负荷状 态下驱动力矩是否只通过驱动机组自身来提供，还是借助辅助驱动装置的 辅助来提供。

因为在自行式压路机中尤其以如下方式为前提，即流体静力的/机械的 传动装置耦合到驱动机组的主驱动器上，通常存在着用来引导流体或存储 流体的结构措施，尤其有利的是，该储能/驱动单元包含液压的泵/马达单元， 其中该液压的泵/马达单元可在储能运行状态下通过驱动机组的辅助驱动 器作为泵来运行，用于提高能量存储单元中的流体存储压力，并在辅助运 行时在充分利用能量存储单元中的流体存储压力的情况下作为马达来运 行，以便把辅助转矩施加到那驱动机组的辅助驱动器上。

在另一尤其有利的变形方案中建议，液压的泵/马达单元设置有可变的 输送/进液容积。以这种方式和方法不仅能在泵运行时通过改变输送容积来 匹配能量存储单元中的压缩比例，而且还可在马达运行时通地改变进液量 来按照现有的需求调整通过辅助驱动器导入驱动机组中的辅助转矩。

为了将来自能量存储装置中的压力损失降至最低，还建议，在液压的 泵/马达单元和能量存储单元之间的流体流动路径中设置阀门装置，用来选 择性地释放和闭锁液压的泵/马达单元和能量存储单元之间的流体流动连 接。在此，能量存储单元优选设置有至少一个压缩流体存储器。

按另一方面，前述目的通过一种用来运行自行式压路机的方法得以实 现，尤其借助前面描述的构造，其中压路机包含驱动系统，该驱动系统包 括：驱动机组；流体静力的/机械的传动装置，其具有可通过驱动机组的驱 动的液压泵和液压马达；以及包括辅助驱动装置，其具有储能/驱动单元和 能量存储单元，其中该储能/驱动单元可在储能运行状态下运行，用于把能 量存储在能量存储单元中，并可在辅助运行时通过从能量存储单元中提取 能量来运行，以便提供辅助驱动力矩，如果驱动系统在第一牵引运行状态 下运行，则在该方法中在其负载运行状态下运行该储能/驱动单元。

在该按本发明的方法中，不是或不仅仅借助例如在制动或惯性运行状 态下变得自由的动能来实现还能继续利用的能量回收。本发明是利用下述 情况，即在正常运行时(即在驱动系统的牵引状态下，其中驱动转矩通过 驱动机组来提供)，驱动机组不是最大地负载，或即便在额外负载时为存储 能量在运行状态下以很高的效率进行工作。如果辅助驱动装置通过驱动机 组的辅助驱动器来运行，或在该处提供它的辅助转矩，则尤其明显有利， 因为对于正常的牵引运行来说(即在驱动系统的跟在转矩流后面的部件中 输出驱动机组的转矩)不需要采取匹配措施，即在牵引运行状态下不仅不 必把能量例如提供给行驶驱动器，也不必提供用来存储在能量存储单元中 的能量。

在此例如可规定，该第一牵引运行状态是指自行式压路机的行驶速度 基本恒定或降低的牵引运行状态。自行式压路机的特征是，如果它的速度 应降低，则尽管驱动转矩同时下降，但它至少暂时在牵引运行时运行。因 此，借助按本发明的运行方式可将能量存储在能量存储单元中的阶段还可 扩展到具有降低的行驶速度的运行状态，在该运行状态中驱动机组不用于 制动力矩辅助，所以本来根本不可能回收制动能量。

为了充分利用在能量存储单元中存储的能量，本发明建议，如果该驱 动系统在第二牵引运行状态下运行，则储能/驱动单元在其辅助运行状态下 运行，其中该第二牵引运行状态包含行驶速度加快的牵引运行状态和/或上 坡行驶运行。在此，该第二牵引运行状态可例如指起动运行。如同前面已 叙述的一样，这一点可使驱动系统具有尺寸方面相对较小的驱动机组，它 设计得用于在正常的行驶或工作运行时出现的负荷，如果同时还应把振荡 器或振动器投入运行，但它尤其不能独自地接收在起动或上坡行驶时出现 的顶峰负荷。

当然，在按本发明的方法中还可规定，如果该驱动系统处在惯性运行 状态中，则储能/驱动单元在其储能运行状态下运行。这意味着，如果实际 上出现了马达制动状态(即惯性运行状态)，则可利用在此变得自由的动能， 以便存储能量存储单元中的能量的至少一部分。

附图说明

下面借助附图1详细地阐述了本发明，它们在原理性视图中示出了用 于自行式压路机的驱动系统。

具体实施方式

图1整体用10表示用于自行式压路机的驱动系统，它可例如在道路工 程建设时用来压实底土或车道覆层的建筑材料。该驱动系统10包含例如构 成为柴油机的驱动机组12，它通过主驱动器或主驱动轴14将驱动转矩引 导到流体静力/或机械的传动装置16中。该流体静力/或机械的传动装置16 包含通过主驱动轴14驱动或可驱动的液压泵18、液压马达20以及在液压 泵18和液压马达20之间的流体回路22。应注意，在此也可选择开方式的 系统，其中液压泵18将待输送的流体从流体容器中提取出来，并且该液压 马达20将流经它的流体(即例如液压油)送回去。如同通过输出轴24示 例性示出的一样，在输出侧该液压马达24与待驱动的系统(即例如用于振 荡器或振动器的行驶驱动器和/或驱动器)耦合在一起。

要指出的是，该液压泵18和/或液压马达20能构造得具有可变化的输 送容积或进液量。因此在正常的工作运行状态下，驱动机组12可在一状态 下尽量有效利用能量地进行驱动。那么，例如可通过改变液压泵18的输送 容积或改变液压马达20的进液量，来改变行驶速度。

该驱动系统10还包含辅助驱动装置26。该辅助驱动装置26包含此处 构成为液压的泵/马达单元的储能/驱动单元28。它在储能运行时可作为泵 来运行，并且在此通过流体导管30将流体(即例如液压油)从容器32中 提取出来，并且通过流体导管34、阀门装置36和其它流体导管38将流体 输送至包含至少一个压缩流体存储器40的能量存储单元42。

该储能/驱动单元28耦合到驱动机组12的辅助驱动器或辅助驱动轴44 上。在泵运行时，该储能/驱动单元28通过辅助驱动轴44驱动，以便以这 种方式和方法提高能量存储单元42中的流体压力。在辅助运行时储能/驱 动单元不是作为泵起作用，而是作为马达起作用，在此储能/驱动单元28 驱动辅助驱动轴44，或者将辅助转矩施加到辅助驱动轴44上。

为了在储能或泵运行(一方面)和辅助驱动或电机运行之间进行转换， 阀门装置36处在控制单元46的控制之下。它可通过各自的控制管路48、 50使阀门装置36的电磁单元52、54投入运行，因此可把阀门装置36置 于在图1中象征性可看到的各个阀门位置。在图1中占据的阀门位置中， 导向能量存储单元42的流体导管38通过阀门滑块56封闭。该流体导管 34通过其它流体导管58与容器32相连。通过把阀体56朝右推移，在两 个流体导管34和38之间建立连接，并因此在储能/驱动单元28和能量存 储单元42之间建立连接，但同时中断了朝向容器32的连接。即，在阀门 装置36的该调节状态下，要么可在储能运行时提高能量存储单元42中流 体压力，要么可在辅助运行时在充分利用存储于能量存储单元42中的能量 的情况下(即伴随着在该至少一个压缩流体存储器40中的压力下降)储能 /驱动单元28可把辅助转矩施加到辅助驱动轴44上。在此从该至少一个压 缩流体存储器40中流出的流体通过流体导管30抵达容器32。

通过朝左地推移图1的阀门滑块56，来封闭流体导管34。同时，建立 了流体导管38与流体导管58的连接，并因此建立能量存储单元42和容器 32之间的连接。因此，可降低在该至少一个压缩流体存储器40中的压力。 如果压路机未投入运行，则可预见，在可预见的时间内不需要通过辅助驱 动装置26来提供辅助转矩。则可占据该阀门位置。因此，可通过在里面占 优势的流体压力，来避免能量存储单元42的持续较长时的、相对强烈的机 械负载。

要指出的是，该阀门装置36当然也可在其各个阀门位置中进行调节， 以便例如达到缓慢的压力释放。

在储能/驱动单元28的配属布局中可设置另一控制单元60，它可在控 制技术方面通过控制导管61耦合到控制单元46上。因此结合不同的、可 在阀门装置36中调节的阀门位置，可改变储能/驱动单元28的运行特性， 以便例如原则上在储能运行(即泵运行)和驱动运行(即马达运行)之间 转换，或者在泵运行时调节或调准输送容积，和/或在马达运行时调节或调 整进液量。因此，在泵运行时可使沿能量存储单元42的方向输送的流体的 体积流与该处已存在的流体压力相适应，例如意义是，流体体积流随着流 体压力的增大而下降。相应地，可在马达运行时调节进液量，以便使施加 到辅助驱动轴44上辅助转矩能与驱动系统10的负荷状态相适应。

通过用于自行式压路机的驱动系统的按本发明的结构，可这样来在尺 寸方面来选择驱动机组12，即通过它提供的转矩足以用于实现正常的负荷 状态。在顶峰负荷状态下，该辅助驱动装置26提供通过辅助驱动器导入到 驱动机组中的辅助转矩，因此对于驱动系统10的跟在主驱动器或主驱动轴 14后面的部件来说，在方法也构造方面都不需要在技术上进行改动。与整 个转矩或整个驱动功率都通过驱动机组12提供的构造相比，选择尺寸方面 更小的驱动机组12，可节省成本、构造空间和重量。

按本发明的构造的另一重要优点是，可存储能量，即无论驱动系统10 或驱动机组12是否在牵引状态或惯性运行状态下工作，都能驱动储能/驱 动单元28。按本发明可以这样使用，即，当驱动系统10在正常的运行状 态下，即压路机例如以基本上恒定的速度行驶，则同时还在能量存储单元 42中存储能量。在这种运行状态下，驱动机组12可这样驱动，即它可在 优化转矩和/或消耗的情况下工作。那么，可通过相应地调节液压泵17的 输送容积和/或液压马达的进液量，来调整行驶速度。当然还可能的是，当 行驶速度降低时，但在继续进行牵引运行的情况下，或者当行驶速度在惯 性运行状态下降低时，即该驱动机组用来支撑制动力矩，可装载该能量存 储单元42。

如果出现顶峰负载，则可提取存储在能量存储单元42中的能量。如果 压路机从静止状态起动或应提高它的行驶速度，则例如是这种情况，这通 常还伴随着在至少一个滚轮范围内存在的振动器或振荡器也投入运行，为 此额外地需要能量。在该顶峰负载阶段通过把辅助转矩施加到辅助驱动器 上，辅助驱动装置26协助该驱动机组12。在此，按本发明的驱动系统的 混合驱动状的构造起作用，它可通过以下明显更效地应用，即在按本发明 的构造中或按本发明的方法中在明显更广的运行状态中存储能量。