DE19520454C1 - Verfahren und Einrichtung zur lastabhängigen automatischen Umschaltung mindestens eines zweistufigen hydraulischen Fahrmotors einer mobilen Baumaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur lastabhängigen automatischen Umschaltung minde­ stens eines zweistufigen hydraulischen Fahrmotors einer mobilen Baumaschine, insbesondere eines Raupen- oder Mobilbaggers.

Vielfach kann im allgemeinen Stand der Technik, insbesondere bei Hydraulikbaggern, die jeweils ge­ wünschte Fahrstellung des bzw. der Fahrmotoren nur manuell vorgewählt werden. Ist dieses beispielsweise die Stellung Q_min (kleinster Schluckstrom), so kommt es bei bestimmten Fahr­ bedingungen vor, daß bei ansteigendem Fahrwiderstand ein Stillstand einer oder beider Fahr­ ketten eintritt, obwohl noch Zugkraftreserven im Q_max-Bereich (größter Schluckstrom) vorhan­ den wären. Dieses Problem kann insbesondere beim Wenden des Hydraulikbaggers auftreten, was sich negativ auf den Fahrkomfort auswirkt.

Der DE-A 40 16 496 ist ein hydrostatischer Fahrantrieb für Gleiskettenfahrzeuge zu entneh­ men, bei dem den Ketten jeweils mindestens ein im Hubvolumen verstellbarer Fahrmotor zu­ geordnet ist, zu dem mindestens eine an eine hydrostatische Pumpe angeschlossene Druckmit­ tel-Förderleitung führt und der eine von einem Betriebsdruck abhängigen Signal beeinflußbare Hubvolumen-Stelleinrichtung aufweist, wobei die Fahrmotoren unabhängig voneinander mit unterschiedlichen Mengen an Druckmittel versorgbar sind. Die Druckmittel-Förderleitungen aller Fahrmotoren sind an eine Betriebsdruck-Vergleichseinrichtung angeschlossen, die ein vom Betriebsdruck desjenigen Fahrmotors und derjenigen Förderleitungen mit dem höchsten Betriebsdruck aller Fahrmotoren und aller Förderleitungen abhängiges Signal erzeugt, das zur Steuerung der Hubvolumen-Stelleinrichtung aller Fahrmotoren vorgesehen ist. Die Betriebs­ druck-Vergleichseinrichtung ist aus einer Wechselventilkette gebildet, die in eine Signalleitung mündet, die an die Steuerorgane der Hubvolumen-Stelleinrichtungen aller Fahrmotoren ange­ schlossen ist.

Ziel des Erfindungsgegenstandes ist es, ein Verfahren und eine Einrichtung zur lastabhängigen automatischen Umschaltung mindestens eines zweistufigen hydraulischen Fahrmotors einer mobilen Baumaschine dahingehend weiterzubilden, daß zwischen den Bereichen Q_min und Q_max automatisch umgeschaltet werden kann.

Dieses Ziel wird bei einem Verfahren zur lastabhängigen automatischen Umschaltung minde­ stens eines zweistufigen hydraulischen Fahrmotors einer mobilen Baumaschine, insbesondere eines Raupen- oder Mobilbaggers, erreicht, indem durch Betätigung eines Auslöseelementes mindestens zwei mit mindestens einem Umschaltelement in Wirkverbindung stehende Druck­ schalter mit unterschiedlichen hydraulischen Ansprechdrücken nacheinander aktiviert werden, wobei über das von dem einen oder dem anderen Druckschalter in Abhängigkeit vorgebbarer Lastzustände im hydraulischen Fahrkreis betätigte Umschaltelement ein die Umschaltung des Fahrmotors von seinem größten Schluckstrom Q_max auf seinen geringsten Schluckstrom Q_min bzw. umgekehrt bewirkendes Ventil elektrisch angesteuert wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den zugehörigen verfahrens­ gemäßen Unteransprüchen zu entnehmen.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß ebenfalls erreicht mit einer Einrichtung zur lastabhängigen automatischen Umschaltung mindestens eines zweistufigen hydraulischen Fahrmotors einer mobilen Baumaschine, insbesondere eines Raupen- oder Mobilbaggers, mit einem Auslöse­ element, mindestens zwei auf unterschiedliche Ansprechdrücke eingestellte Druckschalter, min­ destens einem mit den Druckschaltern in Wirkverbindung stehenden Umschaltelement sowie mindestens einem mit dem Umschaltelement verbundenen Ventil, über das mindestens ein Fahrmotor hydraulisch von seinem größten Schluckstrom Q_max auf seinen geringsten Schluck­ strom Q_min und umgekehrt ansteuerbar ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Einrichtung sind den gegenständlichen Unteransprüchen zu entnehmen.

Der Vorteil definierter Zweistufigkeit des bzw. der Fahrmotoren gegenüber einer variablen An­ steuerung des- bzw. derselben ist darin begründet, daß bei variabler Steuerung zwischen Q_min und Q_max stets unterschiedliche Drücke an den Fahrmotoren anliegen, die den Geradeauslauf der Baumaschine beeinträchtigen können.

Unter Verwendung von zwei Druckschaltern und mindestens einem Relais (evtl. in Verbindung mit mehreren Wechselventilen), wird ein Schaltfenster erzeugt, das zum einen das automati­ sche Umschalten in beiden Richtungen (Q_min - Q_max und Q_max - Q_min) ermöglicht und anderer­ seits unnötiges häufiges Umschalten der Fahrmotoren verhindert. Das Umschalten des bzw. der Fahrmotoren erfolgt in Abhängigkeit von dem höchsten jeweils an den Fahrmotoren anlie­ genden Druck. Die Steuerung der Fahrmotoren erfolgt hierbei drehmomentenabhängig. Zur Reduzierung des Bau- und des Teileaufwandes können die Druckschalter und das Relais zu einer Funktionseinheit zusammengefaßt in einem Gehäuse untergebracht werden.

Im Ruhezustand (stromlos) weist das elektrisch vorgesteuerte Drei-Zwei-Wegeventil eine der­ artige Schaltstellung auf, daß die Fahrmotoren auf ihren größten Schluckstrom Q_max ausge­ schwenkt sind. Durch Veränderung der Schalterstellung im Fahrerhaus kann der Bediener die­ sen Zustand fixieren, d. h. beispielsweise auf Q_max - maximale Zugkraft einstellen. Wird der Schalter vom Fahrer auf Position "Automatik" gestellt (geschlossen), so wird über die Druck­ schalter und das Relais elektrische Spannung auf das Drei-Zwei-Wegeventil gelegt. Es erfolgt die Umschaltung der in der Regel vorhandenen zwei Fahrmotoren auf Q_min. Die Baumaschine, insbesondere der hydraulische Raupen- oder Mobilbagger, kann nun bei durchgeschalteten Fahrschiebern mit maximaler Fahrgeschwindigkeit bewegt werden. Steigt der Druck im hydrau­ lischen Fahrkreis (über Wechselventile wird sowohl Links-/Rechts- als auch Vorwärts- /Rückwärtsfahrt berücksichtigt), wo wird erst der Druckschalter mit dem niedrigeren An­ sprechwert (z. B. 150 bar) geöffnet. Dies hat noch keine Auswirkung, da das Relais durch die elektrische Rückkopplung geschlossen bleibt und weiterhin über den höher eingestellten Druck­ schalter (z. B. 290 bar) mit elektrischer Spannung versorgt wird. Erst wenn auch der zweite Druckschalter aufgrund des weiter ansteigenden Druckniveaus im Fahrkreis öffnet, kommt es zu einer Unterbrechung des Spannungspfades zum Drei-Zwei-Wegeventil und die Fahrmotoren werden automatisch nach Q_max umgeschaltet (höhere Zugkraft).

Sinkt der Fahrwiderstand und damit der Druck in dem bzw. den Fahrkreisen erneut, so schließt der Druckschalter mit dem höheren Ansprechwert wieder. Dies bewirkt aber noch keine Um­ schaltung, da das Relais geöffnet bleibt. Erst beim Unterschreiten eines Druckes, bei welchem der Druckschalter mit dem niedrigeren Ansprechwert wieder schließt, wird auch das Relais geschlossen und es kommt zu einer automatischen Umschaltung der Fahrmotoren nach Q_min.

Die Ansprechdrücke der Druckschalter sind hierbei auf den Einzelfall abzustimmen. Sie be­ stimmen das Schaltfenster der Umschaltautomatik.

Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 Prinzipskizze eines Funktionsplanes zur automatischen Umschaltung von zweistufigen Fahrmotoren eines nur angedeuteten Hydraulikraupenbaggers für den Fahrzustand "Geradeausfahrt",

Fig. 2 Prinzipskizze eines Funktionsplanes zur automatischen Umschaltung von zweistufigen Fahrmotoren eines nur angedeuteten Hydraulikraupenbaggers für den Fahrzustand "Wenden".

Fig. 1 zeigt als Prinzipskizze einen Funktionsplan zur automatischen Umschaltung von zwei­ stufigen Fahrmotoren 1, 2 einer nur angedeuteten Baumaschine, insbesondere eines Hydrau­ likraupenbaggers 3. Die Fahrmotoren 1, 2 werden über eine nicht weiter dargestellte Pumpe in hydraulischer Parallelschaltung über die Leitungen 4, 5 betätigt. Im hydraulischen Kreislauf 4, 5 sind drei Wechselventile 6, 7, 8 integriert, mittels welchen die Funktionen Wenden links-rechts sowie Vorwärts- und Rückwärtsfahrt berücksichtigt werden können. In Fig. 1 ist hierbei der Fahrzustand "Geradeausfahrt - vorwärts" dargestellt. In der nur angedeuteten Fahrerkabine 9 ist ein Auslöseelement in Form eines Schalters 10 vorgesehen, der folgende Schaltstellungen ermöglicht:

• - Mittelstellung (dargestellt) - Automatikbetrieb
• - Schaltstellung oben - geringster Schluckstrom (Q_min) der Fahrmotoren 1, 2
• - Schaltstellung unten - größter Schluckstrom (Q_max) der Fahrmotoren 1, 2.

Durch manuelle Betätigung dieses Schalters 8 kann der Bediener den gewünschten Zustand einleiten (beispielsweise Q_max der Fahrmotoren 1, 2 entsprechend maximaler Zugkraft). Mit Hilfe von zwei Druckschaltern 11, 12 und einem Umschaltelement in Form eines Relais 13 wird ein Schaltfenster erzeugt, das zum einen das automatische Umschalten in beiden Richtungen (Q_min-Q_max und Q_max-Q_min) ermöglicht und andererseits unnötiges häufiges Umschalten der bei­ den Fahrmotoren 1, 2 verhindert. Das Umschalten erfolgt hierbei in Abhängigkeit von dem höchsten jeweils an den Fahrmotoren 1, 2 anliegenden Druck.

Die Druckschalter 11, 12 sind auf unterschiedliche Ansprechdrücke eingestellt. So spricht der Druckschalter 11 beispielsweise auf 150 bar und der Druckschalter 12 auf 290 bar an. In den Druckschaltern 11, 12 erfolgt die Transformierung des dort anstehenden hydraulischen Druckes p in einen elektrischen Strom A. Die Druckschalter 11, 12 stehen über das Relais 13 mit einem elektrisch vorsteuerbaren Drei-Zwei-Wegeventil 14 in Wirkverbindung, das wiederum über die Hydraulikleitung 18 mit einem hydraulischen Vorsteuerdruck angesteuert wird. Im Ruhezustand (stromlos) steht das über die Leitung 15 elektrisch vorgesteuerte Ventil 14 in einer solchen Schaltstellung, daß die Fahrmotoren 1, 2 auf ihren größten Schluckstrom Q_max, entsprechend höchster Zugkraft, ausgeschwenkt sind.

Wird der Schalter 10 betätigt, d. h. - wie in dieser Figur veranschaulicht - in die Position "Automatik" geführt, wird über die Druckschalter 11, 12 und das Relais 13 eine elektrische Spannung an das Drei-Zwei-Wegeventil 14 angelegt. Das Ventil 14 wird durch die elektrische Ansteuerung seines Magneten 16 in eine solche Schaltstellung geführt, daß die Umschaltung der Fahrmotoren 1, 2 auf ihren geringsten Schluckstrom Q_min, entsprechend höchster Fahrge­ schwindigkeit, erfolgt. Sobald der Druck im hydraulischen Fahrkreis 4, 5 ansteigt, wird zunächst einmal der Druckschalter 11 mit dem niedrigeren Ansprechwert (150 bar) geöffnet, was jedoch noch keine Auswirkung hat, da das Relais 13 durch die elektrische Rückkopplung geschlossen bleibt und weiterhin über den höher eingestellten Druckschalter 12 (290 bar) mit elektrischem Strom versorgt wird. Sobald nun auch der zweite Druckschalter 12 aufgrund weiter ansteigen­ den Druckes im Fahrkreis 4, 5 öffnet, kommt es zu einer Unterbrechung des Spannungspfades zum Magneten 16 des Drei-Zwei-Wegeventil 14, so daß die Fahrmotoren 1, 2 nach Q_max um­ geschaltet werden (entsprechend höherer Zugkraft).

Sinkt im umgekehrten Fall der Fahrwiderstand und damit der Druck in den Fahrkreisen 4, 5, so schließt der Druckschalter 12 mit dem höheren Ansprechwert (290 bar) wieder, was jedoch noch keinerlei Umschaltung bewirkt, da das Relais 13 geöffnet bleibt. Erst beim Unterschreiten des am Druckschalter 10 anstehenden geringeren Druckes (150 bar), wird auch das Relais 13 geschlossen und es kommt zu einer Umschaltung der Fahrmotoren 1, 2 nach Q_min durch das Drei-Zwei-Wegeventil 14. Der Druckverlauf für dieses Beispiel ist durch Pfeile angedeutet, wobei der Fahrmotor 1 hierbei dem höheren Druck ausgesetzt sein soll. Über die Leitungen 17 werden die beiden Fahrmotoren 1, 2 mittels des Ventils 14 in der vorab angeführten Weise hy­ draulisch angesteuert. Das entsprechend dem Fahrwiderstand des Hydraulikbaggers 3 abgege­ bene Drucksignal erfolgt über die Leitung 4, das Wechselventil 6 und das Wechselventil 7 in die zu den Druckschaltern 11, 12 führende Hydraulikleitung 19. Die Schaltstellung der Wech­ selventile 6, 7, 8 ist in entsprechender Weise dargestellt.

Fig. 2 zeigt als Prinzipskizze einen Funktionsplan zur automatischen Umschaltung der Fahr­ motoren 1, 2 des ebenfalls nur angedeuteten Hydraulikraupenbaggers 3. Gleiche Bauteile sind hierbei mit gleichen Bezugszeichen versehen. In dieser Figur ist der Fahrzustand "Wenden" dargestellt (erkennbar durch die gegenläufige Bewegung der Ketten 20, 21). Simuliert wird hier­ bei ein höherer Druck des Fahrmotors 2, der die dargestellte Schaltstellung der Wechselventile 7, 8 bewirkt. Der hydraulische Signalfluß ist - analog zu Fig. 1 - ebenfalls durch Pfeile ange­ deutet. Der Druck pflanzt sich ausgehend von der Leitung 5, über das Wechselventil 8, das Wechselventil 7 und die Leitung 19 zu den Druckschaltern 11, 12 fort. Die Ansteuerung des Magneten 16 des Ventils 14 über die elektrische Leitung 15 nach Betätigen des Schalters 10 (Schaltstellung "Automatik") in der Fahrerkabine 9 durch das Relais 13 erfolgt hierbei analog zur Fig. 1.

Claims (13)

1. Verfahren zur lastabhängigen automatischen Umschaltung mindestens eines zweistufigen hydraulischen Fahrmotors (1, 2) einer mobilen Baumaschine, insbesondere eines Raupen- oder Mobilbaggers (3), indem durch Betätigung eines Auslöseelementes (10) mindestens zwei mit mindestens einem Umschaltelement (13) in Wirkverbindung stehende Druck­ schalter (11, 12) mit unterschiedlichen hydraulischen Ansprechdrücken nacheinander akti­ viert werden, wobei über das von dem einen oder dem anderen Druckschalter (11 oder 12) in Abhängigkeit vorgegebener Lastzustände im hydraulischen Fahrkreis (4, 5) betätigte Umschaltelement (13) ein die Umschaltung des Fahrmotors (1, 2) von seinem größten Schluckstrom Q_max auf seinen geringsten Schluckstrom Q_min bzw. umgekehrt bewirkendes Ventil (14) elektrisch angesteuert wird.

2 Verfahren ach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrmotor (1, 2) im strom­ losen Ruhezustand des Ventils (14) so umgesteuert wird, daß er auf Q_max ausschwenkt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Aktivierung des Auslöseelementes (10) das Ventil (14) elektrisch so angesteuert wird, daß eine Um­ schaltung des Fahrmotors (1, 2) auf Q_min erfolgt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei ansteigendem Druck im hydraulischen Fahrkreis (4, 5) zunächst der Druckschalter (11) mit dem geringe­ ren Ansprechdruck und bei weiterer Drucksteigerung auch der Druckschalter (12) mit dem höheren Ansprechdruck geöffnet wird, wobei erst die Öffnung des Druckschalters (12) mit dem höheren Ansprechdruck eine Betätigung des Umschaltelementes (13) bewirkt, wo­ durch sich eine Unterbrechung des Spannungspfades (15) zum Ventil (14) einstellt und dieses eine Schaltstellung einnimmt, über welche der Fahrmotor (1, 2) von Q_min auf Q_max umgeschaltet wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Absinken des Fahrwiderstandes und der damit einhergehenden Druckreduzierung im hydraulischen Fahrkreis (4, 5) zunächst der Druckschalter (12) mit dem höheren Ansprechdruck und bei weiterem Druckabfall auch der Druckschalter (11) mit dem geringeren Ansprechdruck ge­ schlossen wird, wobei durch die Schließung des letzten Druckschalters (11) das Umschalt­ element (13) betätigt wird, wodurch der Spannungspfad (15) zum Ventil (14) wieder her­ gestellt wird und dieses dann eine Schaltstellung einnimmt, über welche der Fahrmotor (1, 2) von Q_max auf Q_min umgeschaltet wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch Desaktivie­ rung des Auslöseelementes (10) sich ein Schaltzustand einstellt, bei welchem der Fahrmo­ tor (1, 2) konstant auf Q_max bzw. Q_min umgeschaltet bleibt.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrmotoren (1, 2) drehmomentabhängig umgeschaltet werden.

8. Einrichtung zur lastabhängigen automatischen Umschaltung mindestens eines zweistufi­ gen hydraulischen Fahrmotors (1, 2) einer mobilen Baumaschine, insbesondere eines Raupen- oder Mobilbaggers (3), mit einem Auslöseelement (10), mindestens zwei auf un­ terschiedliche Ansprechdrücke eingestellte Druckschalter (11, 12), mindestens einem mit den Druckschaltern (11, 12) in Wirkverbindung stehenden Umschaltelement (13) sowie mindestens einem mit dem Umschaltelement (13) verbundenen Ventil (14), über das min­ destens ein Fahrmotor (1, 2) hydraulisch von seinem größten Schluckstrom Q_max auf sei­ nen geringsten Schluckstrom Q_min und umgekehrt umsteuerbar ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch mehrere im hydraulischen Fahrkreis (4, 5) vorgesehene Wechselventile (6, 7, 8), von denen mindestens eines hydraulisch mit den Druckschaltern (11, 12) verbunden ist.

10. Einrichtung nach den Ansprüchen 8 und 9, gekennzeichnet durch zwei Fahrmotoren (1, 2), die über ein elektrisch von dem Umschaltelement (13) ansteuerbares, mit einem hydrauli­ schen Vorsteuerdruck beaufschlagbares Drei-Zwei-Wegeventil (14) in Parallelschaltung gemeinsam umschaltbar sind.

11. Einrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschalte­ lement (13) ein Relais ist, das elektrisch mit den Druckschaltern (11, 12) verbunden ist.

12. Einrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslösee­ lement (10) ein in der Fahrerkabine (9) der Baumaschine (3) vorgesehener Schalter ist.

13. Einrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile Druckschalter (11, 12) und das Relais (13) zu einer elektronischen Einheit zusammenge­ faßt in einem Gehäuse untergebracht sind.