DE19824319A1 - Verfahren zur Regelung insbesondere der Schwenkeinrichtung einer mobilen Arbeitsmaschine - Google Patents
Verfahren zur Regelung insbesondere der Schwenkeinrichtung einer mobilen ArbeitsmaschineInfo
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Abstract
Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Regelung insbesondere der Schwenkeinrichtung einer mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere einer Baumaschine, wie einem Hydraulikbagger oder dgl., indem über mindestens einen Antriebsmotor, insbesondere einen Dieselmotor, eine in geschlossenem Kreis, insbesondere Schwenkkreis, arbeitende Hydraulikpumpe angetrieben wird, die wiederum mindestens einen Hydraulikmotor speist, dessen Energie über ein nachgeschaltetes, insbesondere mechanisches Getriebe, auf eine zu beschleunigende bzw. abzubremsende Masse, insbesondere einen mit Arbeitsgeräten zusammenwirkenden Drehkranz eines Oberwagens, übertragen wird, wobei insbesondere beim Abbremsen der Masse ein Soll-Ist-Vergleich der Nenn- sowie der Grenzdrehzahl des Antriebsmotors durchgeführt wird und beim Überschreiten einer vorgebbaren Drehzahl, insbesondere der Grenzdrehzahl des Antriebsmotors, der Bremsdruck im geschlossenen Kreis, insbesondere im Schwenkkreis, abgesenkt wird.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung insbesondere der Schwenkeinrichtung einer
mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere einer Baumaschine, wie einem Hydraulikbagger oder
dgl.
Allgemein bekannt ist, daß bei mobilen Arbeitsmaschinen, wie z. B. einem Kran, einem
Kranwagen oder dgl., oder aber im speziellen bei Baumaschinen, wie einem Hydraulikbagger
oder dgl., deren Arbeitshydraulik, insbesondere für die Schwenkbewegung des Oberwagens
vielfach mit geschlossenem Kreis, insbesondere Schwenkkreis, betrieben wird. Beim Kontern
der Drehbewegung, d. h. beim Abbremsen der durch den Oberwagen gebildeten Masse wird
der Antriebsmotor, insbesondere ein Dieselmotor, durch die Hydraulikpumpe, insbesondere die
Schwenkpumpe, angetrieben. Dies ist etwa vergleichbar mit der Tatfahrt eines Fahrzeuges,
wobei es hier - sofern keine geeigneten Gegenmaßnahmen getroffen werden - vielfach
geschieht, daß die Drehzahl des Antriebsmotors die zulässige Höchstdrehzahl übersteigt. Dies
ist bei schweren Baumaschinen, wie insbesondere Hydraulikgroßbaggern, die in Minen
eingesetzt werden, besonders problematisch, da Schäden am Antriebsmotor zu unerwünschten
Ausfallen des Hydraulikbaggers führen und die in der Regel tagtägliche Einsatzbereitschaft
dieser Maschine dann nicht mehr gegeben ist.
Eine Maßnahme zur Vermeidung der Überschreitung der zulässigen Höchstdrehzahl ist darin
begründet, daß durch geeignete Steuerungsvorgänge die Drehzahl des Antriebsmotors vor der
Einleitung des Bremsvorganges um eine vorgebbare Drehzahl abgesenkt wird. Dies führt
jedoch bei Hydraulikgroßbaggern dazu, daß der Antriebsmotor für andere Bewegungsabläufe,
wie z. B. das Anheben des Auslegers, keine ausreichende Leistung mehr aufbringen kann, so
daß auch hier die Wirtschaftlichkeit der Baumaschine in Frage gestellt wird.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist darin zu sehen, daß bei Beibehaltung der
Gesamtwirtschaftlichkeit der mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere der Baumaschine, die
volle Leistung des Antriebsmotors, insbesondere beim Abbremsen von Massen, wie z. B.
einem Oberwagen, ausgenutzt werden kann, ohne daß die Höchstdrehzahl des Antriebsmotors
überschritten wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Regelung insbesondere der
Schwenkeinrichtung einer mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere einer Baumaschine, wie
einem Hydraulikbagger oder dgl., indem über mindestens einen Antriebsmotor, insbesondere
einen Dieselmotor, eine in geschlossenem Kreis, insbesondere Schwenkkreis, arbeitende
Hydraulikpumpe angetrieben wird, die wiederum mindestens einen Hydraulikmotor speist,
dessen Energie über ein nachgeschaltetes, insbesondere mechanisches Getriebe, auf eine zu
beschleunigende bzw. abzubremsende Masse, insbesondere einen mit Arbeitsgeräten
zusammenwirkenden Drehkranz eines Oberwagens, übertragen wird, wobei insbesondere beim
Abbremsen der Masse ein Soll-Ist-Vergleich der Nenn- sowie der Grenzdrehzahl des
Antriebsmotors durchgeführt wird und beim Überschreiten einer vorgebbaren Drehzahl,
insbesondere der Grenzdrehzahl des Antriebsmotors, der Bremsdruck im geschlossenen Kreis,
insbesondere im Schwenkkreis, abgesenkt wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind den Unteransprüchen zu
entnehmen.
Der Erfindungsgegenstand beinhaltet mehrere Lösungsansätze.
Zum einen kann insbesondere über die elektronische Vorsteuerung der mobilen
Arbeitsmaschine, insbesondere der Baumaschine, beim Überschreiten der bestimmten
Drehzahlgrenze der insbesondere auf die Schwenkhydraulik einwirkende Strom, insbesondere
der Vorsteuerstrom, reduziert werden. Durch diese Maßnahme sinkt der Bremsdruck im
geschlossenen Schwenkkreis und somit das Stützmoment auf den Antriebsmotor, insbesondere
den Dieselmotor. Durch diese Maßnahme wird ein Ansteigen der Drehzahl des
Antriebsmotors, insbesondere des Dieselmotors, in Bereiche oberhalb der kritischen
Grenzdrehzahl sicher vermieden werden, ohne daß aufwendige Änderungen an der Steuerung
der mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere der Baumaschine vorgenommen werden müssen.
Zum anderen kann beim Überschreiten der bestimmten Drehzahl ein Ventil geschaltet werden,
so daß eine oder mehrere Hauptpumpen gegen ein Überdruckventil fördern müssen. Diese
Lösung ist gegen der zuerst angeführten jedoch als nachrangig zu werten, da bauliche
Änderungen der Hydraulikanlage vorgenommen werden müssen und darüber hinaus sich eine
zusätzliche Wärmeentwicklung im Hydrauliksystem einstellt. Das Bremsmoment, insbesondere
der Schwenkhydraulik, wird somit durch die Einleitung dieser zusätzlichen Energie im
Hydrauliksystem verheizt.
Die Schwenkpumpen, die Hauptpumpen und der Antriebsmotor, insbesondere der
Dieselmotor, sind über ein Getriebe, insbesondere ein Pumpenverteilergetriebe mechanisch
miteinander verbunden. Beim Entstehen des kritischen Antriebsmomentes der Schwenkpumpe
wird dieses Moment dann nicht mehr an den Dieselmotor abgegeben sondern an die
Hauptpumpe(n). Kritische Drehzahlbereiche des Antriebsmotors, insbesondere des
Dieselmotors, können durch diese Maßnahme wirksam vermieden werden.
Mit beiden Lösungen kann somit einem möglichen Ausfall des Antriebsmotors, insbesondere
des Dieselmotors, entgegengewirkt werden, so daß die Leistung desselben vollständig genutzt
werden kann, ohne die Wirtschaftlichkeit der mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere der
Baumaschine, nachteilig zu beeinflussen.
Der Erfindungsgegenstand ist nicht nur für das Abbremsen von drehbaren Massen, wie z. B.
des Oberwagens der Arbeitsmaschine, insbesondere der Baumaschine, einsetzbar. Es besteht
auch die Möglichkeit das Verfahren für Fahrzeuge einzusetzen, die bedingt durch Talfahrt dazu
neigen, daß sich die Drehzahl des Antriebsmotors in kritische Bereiche bewegt und diese ggf.
auch überschreitet.
Der Erfindungsgegenstand ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung dargestellt
und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 und 2 verschiedene Prinzipskizzen des erfindungsgemäßen
Regelungsverfahrens.
Die Fig. 1 und 2 zeigen verschiedene Regelungsverfahren eines Schwenkwerkes einer nicht
weiter dargestellten Baumaschine. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Erkennbar sind ein als Antriebsmotor ausgebildeter Dieselmotor 1, der über ein
Pumpenverteilergetriebe 2 mit einer Hydraulikpumpe 3 verbunden ist. Die Hydraulikpumpe 3
speist einen Hydraulikmotor 4. Die Hydraulikpumpe 3 und der Hydraulikmotor 4 werden in
geschlossenem Schwenkkreis 5 betrieben. Die Leistung des Hydraulikmotors 4 wird über ein
nachgeschaltetes Schwenkgetriebe 6 auf eine Masse 7, hier einen nicht dargestellten
Oberwagen der Baumaschine übertragen. Über einen in der Kabine der Baumaschine
vorgesehenen Handhebel 8 wird über eine hydraulische Vorsteuerung 9 der Schwenkwinkel 3'
der Hydraulikpumpe 3 verändert.
Die in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Lösung beinhaltet eine elektrische Vorsteuerung
10, die u. a. elektronische Bauteile 11, 12 umfaßt. Das Bauteil 11 ist in diesem Beispiel zum
Soll-Ist-Vergleich der Neun- sowie der Grenzdrehzahl des Dieselmotors 1 vorgesehen,
während das Bauteil 12 ein Regelungselement darstellt, über welches beim Überschreiten der
vorgegebenen Drehzahl der auf die Schwenkhydraulik wirkende Vorsteuerstrom reduziert
wird. Dadurch sinkt der Bremsdruck des geschlossenen Schwenkkreises 5 und somit das
Stützmoment auf den Dieselmotor 1. Das Regelungselement 12 übersteuert hierbei das mit
dem Handhebel 8 zusammenwirkende Regelungselement 13 bzw. dessen Stromabgabe, so daß
beim Abbremsen der Masse 7 die kritische Drehzahl des Dieselmotors 1 in keinem Fall - auch
nicht bei ungewolltem fehlerhaften Betätigen des Handhebels 8 durch die Bedienperson -
überschritten wird.
Fig. 2 zeigt eine weitere ebenfalls erfindungsgemäße Variante der Regelung eines
Schwenkkreises einer nicht weiter dargestellten Baumaschine. Die elektronische Vorsteuerung
10' beinhaltet analog zu Fig. 1 elektronische Bauteile 11' sowie 12', wobei das Bauteil 11' für
den Soll-Ist-Vergleich von Nenn- und Grenzdrehzahl des Dieselmotors 1 zuständig ist. Beim
Überschreiten der vorgegebenen Drehzahl, insbesondere der kritischen Grenzdrehzahl, wird
über das Regelungselement 12' ein nicht weiter dargestelltes Ventil geschaltet, so daß
mindestens eine Hauptpumpe 14 gegen ein Überdruckventil 15 fördern muß. Die
Schwenkpumpe 3, die Hauptpumpe 15 und der Dieselmotor 1 sind in diesem Beispiel über das
Pumpenverteilergetriebe 2 mechanisch miteinander verbunden. Beim Entstehen des kritischen
Antriebsmomentes der Schwenkpumpe 3 wird dieses Moment nicht mehr an den Dieselmotor 1
sondern an die Hauptpumpe 15 abgegeben.
Die Lösung gemäß Fig. 1 ist derjenigen gemäß Fig. 2 vorzuziehen, da bei Fig. 2 bauliche
Veränderungen an der Hydraulikanlage vorgenommen werden müssen und sich eine
zusätzliche Wärmeentwicklung im Hydrauliksystem einstellt.
Claims (4)
1. Verfahren zur Regelung insbesondere der Schwenkeinrichtung einer mobilen
Arbeitsmaschine, insbesondere einer Baumaschine, wie einem Hydraulikbagger oder
dgl., indem über mindestens einen Antriebsmotor, insbesondere einen Dieselmotor (1),
eine in geschlossenem Kreis, insbesondere Schwenkkreis (5), arbeitende Hydraulik
pumpe (3) angetrieben wird, die wiederum mindestens einen Hydraulikmotor (4)
speist, dessen Energie über ein nachgeschaltetes, insbesondere mechanisches
Getriebe (6), auf eine zu beschleunigende bzw. abzubremsende Masse (7),
insbesondere einen mit Arbeitsgeräten zusammenwirkenden Drehkranz eines
Oberwagens, übertragen wird, wobei insbesondere beim Abbremsen der Masse (7) ein
Soll-Ist-Vergleich der Nenn- sowie der Grenzdrehzahl des Antriebsmotors (1)
durchgeführt wird und beim Überschreiten einer vorgebbaren Drehzahl, insbesondere
der Grenzdrehzahl des Antriebsmotors (1), der Bremsdruck im geschlossenen
Kreis, insbesondere im Schwenkkreis (5), abgesenkt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über eine im Bereich der
Arbeitsmaschine, insbesondere der Baumaschine, vorgesehene elektronische Steuerung
(10, 10'), insbesondere eine Vorsteuerung, beim Überschreiten der Drehzahl,
insbesondere der Grenzdrehzahl des Antriebsmotors (1), der auf die Hydraulik,
insbesondere die Schwenkhydraulik (5), einwirkende Strom, insbesondere der
Vorsteuerstrom, reduziert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Überschreiten der
Drehzahl, insbesondere der Grenzdrehzahl des Antriebsmotors (1), mindestens ein
Ventil betätigt wird, wobei mindestens eine Pumpe (14) gegen mindestens ein
Überdruckventil (15) fördert.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Pumpen (14, 3), insbesondere die Schwenkpumpe (3), die Hauptpumpe (14) und der
Antriebsmotor (1), insbesondere der Dieselmotor, über ein zwischen dem
Antriebsmotor (1) und der Hydraulikpumpe (3) vorgesehenes
Pumpenverteilergetriebe (2) mechanisch miteinander verbunden werden.
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Date | Code | Title | Description |
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OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: TEREX GERMANY GMBH & CO. KG, 44149 DORTMUND, DE |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |